Caratterizzazione di rivestimenti cold spray per componenti aeronautici

The cold spray technology is one of the principal actors in the scene of the "cold coating techniques" for production and repair of aeronautic parts. To declare the applicability of the cold spray process for repairing aeronautic components an investigation of the mechanical properties of coatings is required; it's also very important to investigate the adhesion between coating and substrate. The purpose of this thesis is to characterize the mechanical properties of cold spray coatings of alluminium and titanium alloys using different types of experimental tests. After the first phase of introduction of the physical principles and technological features of the cold spray process , the work shows the results of the experimental tests performed on different samples. A profile of the trend of residual stresses in Al2024 sprayed at different temperatures is traced using the X-ray diffraction technique. The X-ray diffraction technique is also been used to plot the trend of residual stresses in Ti6Al4V coating. Tubular Coating Tensile Tests were performed to characterize the quality of the adhesion between coating and substrate of titanium alloy sprayed . Tensile and fatigue tests were performed on Ti6Al4V samples sprayed with cold spray and then also micro-hardness of the coating and of the interface with the substrate has been investigated .

La tecnologia cold spray si colloca in primo piano nel panorama delle tecniche di rivestimento a freddo per la produzione e la riparazione di componenti per l'industria aeronautica. Per decretare l'applicabilità del processo col spray alla riparazione di componenti aeronautici è necessario indagare le proprietà meccaniche dei rivestimenti e valutare la loro adesione ai componenti cui sono applicati , date le alte specifiche qualitative che sono richieste a questi ultimi. Lo scopo di questa tesi è quello di caratterizzare , mediante diverse tipologie di prove sperimentali, i rivestimenti cold spray applicati su substrati composti da leghe di titanio e alluminio al fine di determinarne le principali caratteristiche meccaniche e qualitative . In questo elaborato, dopo un'introduzione sui principi fisici e le caratteristiche tecnologiche del processo cold spray , sono riportati i risultati delle prove di laboratorio condotte su diverse tipologie di provini. Si è ricavato, grazie alla tecnica di diffrazione ai raggi X, l'andamento degli sforzi residui nel rivestimento depositato mediante la tecnica cold spray a diverse temperature su Al2024 .Sono state eseguite delle prove di coesione (Tubular Coating Tensile Test) per determinare la resistenza del rivestimento cold spray in provini di Ti6Al4V. Sono state condotte prove di trazione e a fatica alternata assiale per provini in lega di titanio intagliati e rivestiti e, in seguito a queste, misurazioni di microdurezza sul substrato, sul rivestimento e all'interfaccia tra questi. Sono state eseguite misurazioni diffrattometriche ai raggi X al fine di determinare lo stato di sforzo residuo l'andamento di questo lungo lo spessore in componenti in lega di titanio rivestiti tramite cold spray.