Modelli di danneggiamento per creep di leghe intermetalliche TiAl ad alto contenuto di Nb per applicazioni in turbine a gas

The introduction of new metals, able to improve thermodynamic efficiency and environmental impact of the gas turbine, requires a detailed description on the material resistance, in particular on the creep one. In this thesis are examined two different kinds of tecniques, able to predict the creep behavior of metallic materials. The Classical tecniques are temperaturecompensated- time (Larson-Miller), power-law end Monkman-Grant. The Advanced ones include 4-Theta-projection technique, Omega-method and a model based on CDM. The parameters of these models are estimated from uniaxial short-term creep tests on a TiAl intermetallic alloy. After an introduction focused on the creep behavior of TiAl and a description of the considered tests, the comparison between the models is performed by exploiting the interpolation capability of the material mechanical creep properties. Finally, the models prediction skills of these characteristic properties were assessed on some of the tests, not used in this phase for the identification of parameters.

L’introduzione di nuovi materiali metallici che possano permettere un miglioramento dell’efficienza termodinamica ed una migliore compatibilità ecologica delle turbomacchine, richiede una conoscenza molto dettagliata delle loro caratteristiche di resistenza e in particolare, della resistenza allo scorrimento viscoso. In questo lavoro di tesi sono esaminati due differenti classi di tecniche per modellare il comportamento a creep di materiali metallici. Le tecniche classiche comprendono i parametri tempo-temperatura (Larson-Miller), leggi esponenziali e Monkman-Grant. Quelle evolute, il 4- Theta-method, l’Omega-method ed il modello basato sul CDM. I parametri di questi modelli sono stati stimati a partire dai dati di prove di creep monoassiale a breve termine su una lega intermetallica TiAl. Dopo una breve introduzione sul comportamento a creep del TiAl ed una descrizione delle prove considerate, il confronto tra i vari modelli si basa sulle capacità di interpolare le diverse grandezze meccaniche che descrivono il comportamento a creep del materiale. Infine, vengono valutate le capacità previsionali dei modelli, confrontando i valori stimati delle grandezze caratteristiche con quelle sperimentali di alcune prove, escluse dalla fase di identificazione dei parametri.