Effetto del Friction Stir Processing e dell'aggiunta di nanoparticelle sul degrado in temperatura e sul comportamento tribologico della lega AA4032

La necessità di ridurre l’impatto ambientale ha determinato un incremento nell'impiego delle leghe di Alluminio nel settore automotive, anche per applicazioni in componenti motore. Questo sta richiedendo la messa a punto di leghe con elevata resistenza al degrado termico (overaging). Una possibilità per incrementare le performance del materiale in temperatura è rappresentata dall’aggiunta alle leghe, attualmente utilizzate, di nanoparticelle di rinforzo. Per questo motivo, l’attività svolta ha riguardato lo studio della lega AA 4032 (normalmente utilizzata per la produzione di pistoni) rinforzata con nano-particelle, inserite nel materiale per mezzo della Friction Stir Processing. In particolare, sono state svolte analisi su di un pistone il cui cielo era stato sottoposto a FSP con aggiunta di nanorinforzo. Per valutare l’efficacia del FSP sono state svolte analisi metallografiche e prove di durezza. In seguito, è stato ottimizzato il trattamento termico per incrementare la resistenza sia nella zona sottoposta a FSP sia in quella non processata. Una volta definiti i parametri di trattamento è stata effettuata una caratterizzazione tribologica e una valutazione del comportamento del materiale sottoposto a prolungato mantenimento a 245°C. I risultati ottenuti mostrano come il processo FSP con l’aggiunta di nanoparticelle necessiti ancora di una fase di messa a punto, essendo presenti nello strato di materiale processato numerosi difetti. Inoltre, questo richiede, allo stato attuale, l’utilizzo di un trattamento termico diverso da quello industrialmente applicato alla lega base. A causa della ridotta efficacia della FSP nel disperdere le particelle di rinforzo, le curve di degrado non hanno evidenziato sostanziale differenza nel comportamento ad overaging, così come le prove tribologiche non hanno mostrato differenze significative fra il coefficiente d’attrito e il volume di usura della lega rinforzata con nanoparticelle e non rinforzata.