Nickel-base CU5MCuC response to different stabilization thermal treatments

The current thesis work is developed with the purpose to study CU5MCuC, a nickel-base alloy manufactured through sand casting process. The investigation is focused on enhancing its mechanical properties through chemical composition adjustments and cautious thermal treatments execution. No literature is available to support the producer in casting operations and subsequent processing since this material has only recently gained popularity in the metalworking industry, thanks to the good compromise it offers between resistance to aggressive environments and cheapness. The relationship between chemical composition and mechanical behavior is studied firstly, with the purpose to identify the optimal condition which generates the best solid-solution strengthening effect. A further work development consists of analyzing the effect of stabilization thermal treatment, performed by applying different time-temperature combinations, on alloy performances: emphasis is given to microstructure characterization, mechanical response and resistance to pitting and intergranular corrosion. Suggestions are finally elaborated in order to support the manufacturer in the obtainment of an alloy with optimized properties. Particular focus is given to recommended target chemical composition and stabilization thermal treatment practice.

Il presente lavoro di tesi ha lo scopo di studiare una lega a base nichel prodotta tramite fusione in sabbia, identificata come CU5MCuC. Lo studio si pone l'obiettivo di migliorare le propretà meccaniche del materiale, operando sulla composizione chimica e sul controllo dei trattamenti termici prescritti dalla normativa ASTM A494, in partcolare quello di stabilizzazione. La letteratura non dispone di informazioni che possano supportare il produttore nelle operazioni di colata e nelle successive lavorazioni, probabilmente a causa della recente diffusione del materiale nel panorama industriale, dovuta al buon compromesso che offre tra resistenza in ambienti aggressivi ed economicità. Lo studio presenta una prima fase di ricerca di una correlazione tra composizione chimica e conseguenti proprietà meccaniche, al fine di identificare la condizione che garantisca il rafforzamento per soluzione solida ottimale. Il lavoro successivo comprende l'analisi dell'effetto della stabilizzazione, applicato secondo diverse combinazioni di tempo e temperatura, sul comportamento del materiale. Le prove effettuate comprendono caratterizzazione microstrutturale, test meccanici e prove di resistenza a pitting e corrosione intergranulare. Il progetto si conclude con l'elaborazione di consigli operativi, riguardanti la composizione chimica cui puntare e la combinazione tempo-temperatura più efficace per la stabilizzazione, che possano supportare il produttore nello sviluppo di componenti con proprietà ottimizzate.