Analisi delle deformazioni mediante digital image correlation in leghe gamma-TiAl per impiego in pale di turbine a gas

The objective of this work is the analysis of residual strains accumulated by special specimens of γ-TiAl alloy, Ti-48Al-2NB-2Cr made via Electron Beam Melting (EBM) and subjected to static, quasi-static and fatigue tensile experiments. The map of residual strains is obtained through the use of Digital Image Correlation (DIC), technique applied for the first time to the analysis of intermetallic alloys at the Politecnico di Milano. This work aims to provide a detailed procedure for the implementation of the DIC applied on gamma-TiAl alloys and, with regard to these, established if special relationships exist between material microstructure and heterogeneous distribution of residual strain. First chapter describes DIC analysis technique and the main mechanical properties of TiAl alloys, with particular reference to γ-TiAl, based on a critical analysis of the literature on this topics. The second chapter concerns with the performed experiments carried out, with particular remarks on the necessary operations for a successfull conduction of the Ex DIC, in relation to the instrumentation available at the Department of Mechanical Engineering at Politecnico di Milano. The third chapter presents a critical analysis of the results, while in the fourth considerations are presented, in respect to the behavior observed during the analysis and the duplex microstructure characterizing the analyzed alloy.

L’obiettivo del presente lavoro è l’analisi delle deformazioni residue accumulate da speciali microprovini in lega γ-TiAl Ti-48Al-2Nb-2Cr realizzati via Electron Beam Melting (EBM) e sottoposti a prove di trazione statiche, quasi statiche e a fatica. La mappa delle deformazioni residue accumulate sulla superficie del provino è ottenuta attraverso l’impiego della Digital Image Correlation (DIC) tecnica per la prima volta applicata all’analisi di leghe intermetalliche al Politecnico di Milano. Questo lavoro mira a fornire una procedura dettagliata per l’impiego della DIC applicata a leghe gamma-TiAl e, riguardo a queste, stabilire se esistano particolari relazioni tra la microstruttura del materiale e la distribuzione eterogenea delle deformazioni residue. Nel primo capitolo viene descritta la tecnica di analisi DIC e le principali caratteristiche meccaniche delle leghe TiAl, con particolare riferimento a quelle γ-TiAl, in base ad un’analisi critica della letteratura presente sugli argomenti. Il secondo capitolo invece riguarda l’attività sperimentale svolta, in particolare sono dettagliate tutte le operazioni necessarie per un corretto svolgimento della DIC, in relazione alle attrezzature a disposizione del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano. Il terzo capitolo presenta un’analisi critica dei risultati ottenuti, mentre nel quarto sono riportate le considerazioni che è stato possibile dedurre riguardo al comportamento osservato, in relazione alle prove condotte e alla microstruttura duplex della la lega analizzata.