Caratterizzazione del comportamento a caldo a temperature intermedie del rame commercialmente puro e di una lega di alluminio

Creep phenomenon has been widely studied, through physical characterization and the elaboration of provisional models. These studies have been developed on standard specimens, in order to follow the operative needs (time and temperature in particular) of the industrial trade. Thus it’s really important to develop a characterization of the behavior of the various materials, in particular when they haven’t been studied yet. It’s also important characterize materials in presence of particular shapes, which can modify its behavior in operative conditions. This thesis has the purpose to characterize an aluminum alloy and pure copper in a range of temperature between 150 °C and 250 °C, representing low homologous temperature on which a creep characterization hasn’t been studied yet. These materials are mostly used in energetic processes. The specimens are made of thin laminae. The characterization of the materials has been made through tensile an creep tests (short and medium terms). In order to carry out these tests it has been tested a new load system. Another step of the characterization is modeling the creep behavior, with “modified Time Hardening” model. In order to validate the model, it has been studied the trend of the stress in relaxation experimental tests.

Il fenomeno del creep è stato studiato sotto molteplici aspetti nel corso degli anni, sia dal punto di vista prettamente fisico, sia dal punto di vista modellistico-previsionale. Tali studi sono stati tendenzialmente condotti secondo gli interessi operativi dei vari materiali, per quanto riguarda in campi di temperature e durate, lavorando tra l’altro su provini di geometria standard. Risulta quindi importante un’attenta caratterizzazione del comportamento a creep dei vari materiali, laddove non ancora studiati e in presenza di particolare forme che determinano la sperimentazione di provini innovativi. Questo lavoro di tesi ha avuto lo scopo di caratterizzare una lega di alluminio e di rame commercialmente puro, entrambi nella forma di lamine di spessore esiguo. Le applicazioni di questi materiali, nel campo dell’industria energetica, sono in un range di temperature 150-250 °C, che corrispondono a temperature omologhe relativamente basse per le quali sono raramente disponibili in letteratura dati di deformazione a creep, necessari invece ai fini di una corretta progettazione dei componenti. Sono state condotte sia prove di trazione a caldo che di creep a breve e medio termine a 150-250°C. Per effettuare tali prove è stato quindi ideato e testato una geometria di prova ed un sistema di aggancio innovativi da adattare al classico treno di carico . A latere della caratterizzazione di tali materiali si è inoltre modellizzata la deformazione a creep con il modello “Modified Time Hardening”. Si è infine validato il modello prevedendo l’andamento dello sforzo in prove di rilassamento, condotte anche sperimentalmente.