Caratterizzazione meccanica, microstrutturale e frattografica di campioni in lega Al-Si-Cu-Mg estratti da un motore V8 ad alte prestazioni

Le leghe Al-Si-Cu-Mg rappresentano oggi la scelta prevalente in ambito automotive per i componenti strutturali del gruppo propulsore, grazie all'elevato rapporto resistenza-peso, all'ottima colabilità e alla capacità di avere, tramite il trattamento termico T6, alta resistenza meccanica. Le proprietà meccaniche locali di un getto non dipendono esclusivamente dalla composizione chimica, ma sono fortemente influenzate dalla microstruttura, a sua volta determinata dalle condizioni locali di solidificazione e dal trattamento termico. Definire le relazioni quantitative tra processo, microstruttura e proprietà meccaniche è fondamentale per prevedere il comportamento di getti di forma complessa, al fine di ottimizzare le prestazioni. Il presente elaborato si concentra sulla caratterizzazione meccanica, microstrutturale e frattografica di blocchi motore V8 ad alte prestazioni, in lega A356+0.5%Cu e A357+1-1.5%Cu, ottenuti per colata in conchiglia a gravità e trattati T6. Su campioni estratti dalle diverse regioni dei blocchi motore per ciascuna lega è stata condotta una caratterizzazione meccanica mediante prove di trazione e durezza, integrata dall'analisi microstrutturale quantitativa di SDAS, morfologia del silicio eutettico, fasi intermetalliche e difettosità. L’indagine frattografica al SEM ha permesso di identificare i meccanismi di cedimento e correlarli alle caratteristiche microstrutturali locali. L’analisi di 72 campioni estratti da blocchi motore V8 prodotti in lega A357+1-1.5%Cu mediante colata in sabbia e in conchiglia ha permesso di sviluppare un modello predittivo non lineare basato sull'algoritmo MARS, in grado di stimare tensione di snervamento (YS), tensione di rottura (UTS) e allungamento a rottura (A%) a partire dai principali parametri microstrutturali, offrendo una correlazione quantitativa diretta tra microstruttura e prestazioni meccaniche. La validazione dei modelli ha restituito R² pari a 0.818 per YS, 0.728 per UTS e 0.586 per A%.