Desiderate effettuare analisi di superleghe monocristalline (base nichel o cobalto): CMSX-4/René N5 per turbogetti
Garantite la sicurezza e le prestazioni termomeccaniche delle vostre palette di turbina ad alta pressione. Il nostro laboratorio caratterizza la microstruttura e valida la resistenza al creep delle leghe monocristalline più critiche dell’industria aeronautica.
La sfida della turbina ad alta pressione: spingere oltre il limite termico
Nella zona più calda di un turbogetto, le palette di turbina e i distributori ruotano in flussi di gas che superano la temperatura di fusione del materiale stesso (1400°C e oltre), sotto forze centrifughe colossali.
Per sopravvivere, questi componenti si basano su tre pilastri: barriere termiche ceramiche, un complesso raffreddamento interno e, soprattutto, una struttura monocristallina senza bordi di grano (CMSX-4, René N5, PWA 1484).
La minima variazione di composizione, un difetto di orientamento del reticolo cristallino o una cattiva distribuzione delle fasi γ / γ’ può provocare una rottura catastrofica in volo.
Le nostre competenze di laboratorio dedicate ai turbogetti
Interveniamo nella validazione dei processi di fonderia (microfusione / solidificazione direzionale), nel controllo in accettazione di pezzi grezzi o lavorati, e nella perizia di componenti che hanno volato (analisi di fine vita / ritorno dal servizio).
Controllo dell’orientamento cristallino aeronautico
La crescita perfetta del monocristallo lungo l’asse ottimale di resistenza è imprescindibile per sopportare le forze centrifughe del motore.
Controllo dell’asse di crescita: misura automatica tramite MEB-EBSD per verificare che la disorientazione dell’asse di trazione rispetto alla direzione cristallografica rispetti le severe tolleranze del costruttore del motore (generalmente meno di 10° o 15°).
Rilevamento dei difetti di fonderia: identificazione di grani parassiti, bordi a bassa disorientazione (low-angle boundaries) o bande di deformazione.
Valutazione microstrutturale di precisione
Ottimizzazione della fase γ' (indurimento per precipitazione): misurazione accurata dell’allineamento e della regolarità dei cubi di γ' (circa 0,5 micrometri) che conferiscono al materiale la sua eccezionale resistenza meccanica.
Monitoraggio del "Rafting" (formazione a piastre): analisi quantitativa della coalescenza direzionale dei precipitati γ' sotto l’effetto combinato della temperatura e della forza centrifuga in esercizio.
Controllo delle barriere di diffusione: valutazione delle interazioni chimiche tra la superlega di base e i suoi rivestimenti protettivi (alluminuri, barriere termiche).
Campagne di creep ad alta temperatura
Il nostro parco macchine per il creep qualifica i vostri provini nelle esatte condizioni termomeccaniche di funzionamento dei motori:
Prove di creep a carico costante ad altissima temperatura (fino a 1200°C).
Misura ultra-precisa dell’allungamento per la validazione dei modelli di durata dei motori (curve di Larson-Miller).
Le leghe aeronautiche trattate
| Lega | Generazione | Ruolo tipico nel turbogetto | Caratteristica chiave da monitorare |
| CMSX-4 | 2ª Generazione (3% Rhenium) | Palette mobili delle turbine ad alta pressione (HP) | Cinetica di rafting dei precipitati γ/γ’ |
| René N5 | 2ª Generazione (3% Rhenium) | Palette di turbine e statori | Sensibilità alla formazione di fasi TCP |
| PWA 1484 | 2ª Generazione | Palette di compressori e turbine (Pratt & Whitney) | Omogeneità dei trattamenti termici di solubilizzazione |
| CMSX-10 / René N6 | 3ª Generazione (5-6% Re) | Palette per turbine militari e motori ad alte prestazioni | Precipitazioni di elementi altamente refrattari (Re, W) |
Prestazioni legate alle superleghe
Le nostre analisi di metalli e leghe
Stagno : SAC 305, SAC 0807, Stagno-Piombo (SNPB)
Le nostre accreditazioni
Il laboratorio FILAB è accreditato dal COFRAC (Comité Français d’Accréditation) – sezione Laboratori – nei suoi dipartimenti Chimica, Metallurgia, Chimica Organica, Esperti in Chimica, Esperti in Materiali e Ambiente per i seguenti ambiti:
✔️ Analisi fisico-chimica dei materiali metallici
✔️ Analisi fisico-chimiche dei prodotti cosmetici e dei prodotti farmaceutici
✔️ Analisi fisico-chimica dei dispositivi medici, delle apparecchiature mediche e dei prodotti chimici e biologici
Campo di applicazione disponibile n. 1-1793
Questo accreditamento Nadcap copre in particolare:
✔️ Analisi chimica (ICP-OES) delle leghe metalliche critiche
(Al, Fe, Ni, Ti)
✔️ Metallografia
Un riconoscimento internazionale che conferma il nostro impegno in termini di qualità e affidabilità per le applicazioni più esigenti, in particolare nell’aeronautica.
Le nostre FAQ
Per ottenere un preventivo, potete contattare i nostri team tramite il modulo di contatto, per telefono o via e-mail.
È sufficiente comunicarci la vostra esigenza (tipo di materiale, analisi desiderata, eventuale norma di riferimento, urgenza, quantità di campioni…). Vi invieremo quindi una proposta tecnica ed economica personalizzata entro 24-48 ore.
I tempi variano in base alla natura dell’analisi e alla complessità del progetto di expertise.
FILAB si impegna tuttavia a fornire tempi rapidi e adeguati ai vostri vincoli e alle vostre urgenze industriali.
Una superlega monocristallina è una lega metallica ad altissime prestazioni, generalmente a base di nichel o, più raramente, di cobalto, progettata per funzionare in ambienti soggetti a temperature estreme e a forti sollecitazioni meccaniche. A differenza delle leghe convenzionali, è costituita da un unico cristallo, senza bordi di grano, il che ne migliora notevolmente la resistenza al creep, alla fatica e all’ossidazione.
Il CMSX-4 e il René N5 sono due superleghe monocristalline a base di nichel ampiamente utilizzate per la fabbricazione delle palette di turbine ad alta pressione dei turbogetti aeronautici e delle turbine a gas. La loro composizione chimica e la loro microstruttura consentono di mantenere eccellenti proprietà meccaniche a temperature che possono superare i 1.000 °C.
L’analisi di una superlega monocristallina consente di verificare la conformità di un materiale, controllare la qualità di un componente, identificare le cause di un guasto o qualificare un processo di fabbricazione o di riparazione. È inoltre indispensabile nell’ambito di studi di invecchiamento, manutenzione o sviluppo di nuovi materiali.
A seconda delle vostre esigenze, possono essere eseguite diverse analisi:
- analisi della composizione chimica;
- caratterizzazione della microstruttura γ/γ';
- osservazione metallografica;
- microscopia elettronica a scansione (SEM) e analisi EDX;
- controllo dell’orientazione cristallografica tramite EBSD;
- ricerca di porosità, inclusioni o segregazioni;
- analisi di cricche e danneggiamenti;
- caratterizzazione degli strati di ossidazione o dei rivestimenti protettivi.
Le prestazioni meccaniche delle superleghe monocristalline si basano sull’organizzazione di due fasi metallurgiche complementari: la matrice γ e i precipitati γ'. Le loro dimensioni, morfologia e distribuzione determinano direttamente la resistenza al creep, alla fatica termica e all’invecchiamento. Un’evoluzione di questa microstruttura può comportare una significativa riduzione della vita utile dei componenti.
Le proprietà meccaniche di una superlega monocristallina dipendono dall’orientazione del cristallo durante la solidificazione. Una disorientazione, anche minima, può ridurre le prestazioni meccaniche del componente e accelerare i fenomeni di creep o di fatica. Il controllo dell’orientazione cristallografica costituisce quindi una fase essenziale della qualificazione dei componenti aeronautici.
Un’analisi è particolarmente pertinente nelle seguenti situazioni:
- rottura di una pala di turbina;
- comparsa di cricche o microfessure;
- controllo dopo diverse migliaia di ore di funzionamento;
- validazione di un trattamento termico;
- qualificazione di un nuovo fornitore;
- analisi dopo fabbricazione additiva o riparazione;
- confronto tra diverse leghe di superlega.
Le superleghe monocristalline sono utilizzate principalmente nei settori in cui i componenti sono sottoposti a temperature molto elevate:
- aeronautica;
- spazio;
- difesa;
- produzione di energia (turbine a gas);
- industria delle turbomacchine.
L’analisi delle superleghe monocristalline richiede la combinazione di tecniche di caratterizzazione avanzate e di una solida competenza in metallurgia. Associando analisi chimiche, microscopia elettronica, metallografia, EBSD ed expertise sui meccanismi di danneggiamento, il laboratorio Filab è in grado di caratterizzare con precisione il materiale, valutarne lo stato metallurgico e identificare l’origine di un guasto o di una perdita di prestazioni.
