Le leghe di alluminio serie 6xxx sono ampiamente utilizzate per la fabbricazione di targhe automobilistiche grazie al loro elevato rapporto resistenza-peso e all’ottima duttilità. Per le lamine e le piastre in alluminio, il ferro è l’impurità più comune (e dannosa), perché forma composti intermetallici duri che inficiano le prestazioni meccaniche delle parti fabbricate (come quelle mostrate nella figura1).
Figura 1. I telai per auto e i pannelli della carrozzeria sono spesso prodotti con leghe di alluminio avanzate
Microfratture associate alla presenza di particelle intermetalliche ricche di ferro sono mostrate nella figura 2. Queste microfratture endogene possono espandersi mentre il materiale viene deformato nella sua forma finale, portando a fratture più grandi. La microscopia elettronica a scansione (SEM) è stata usate per acquisire la figura 2 attraverso una combinazione di elettroni retrodiffusi (BSE) e elettroni secondari (SE). Il segnale BSE mette in evidenza il contrasto composizionale, mentre il senale SE mostra la topografia del campione, evidenziando le crepe o i vuoti. I processi termomeccanici e le condizioni di formazione della lega influiscono sulla generazione di queste particelle intermetalliche ricche di ferro e possono essere ottimizzate per minimizzare il rischio di microfratture. In questa nota applicativa si discute l’effetto delle microleghe di nichel sulla grandezza, distribuzione e composizione di particelle intermetalliche ricche di ferro in una lega di alluminio della serie 6xxx.
Figura 2. Immagine SEM di una matrice di alluminio. Le frecce indicano le microfratture associate con le particelle ricche di Fe, molto luminose per il maggior contrasto composizionale. Sono visibili anche particelle intermetalliche scure di Mg-Si. Campione per gentile concessione dell’Università di Scienza e Tecnologia di Pechino.
Conclusione
In questa nota applicativa sono stati inizialmente identificati composti intermetallici ricchi di nichel e ferro con analisi manuali SEM-EDS, e successivamente sono stati classificati e quantificati dal punto di vista dimensionale, morfologico e composizionale tramite workflow automatizzato del software Phenom ParticleX Steel. Un campione con una microlega di nichel dello 0.03 % in peso, ha dimostrato di avere una maggiore quantità di composti intermetallici con dimensione media ridotte rispetto agli altri. L’efficienza del workflow automatizzato ha reso molto più semplice distinguere il cambiamento nella popolazione delle particelle del materiale di prova. In conclusione, riducendo la grandezza delle particelle intermetalliche si possono migliorare le proprietà meccaniche delle leghe di alluminio serie 6xxx.
