Tecnologie di produzione Processi di infiltrazione del fuso Processi di metallurgia delle polveri Processi nello stato solido Processi di formazione in-situ Infiltrazione consta di preparazione della preforma porosa infiltrazione del fuso nella preforma solidificazione del fuso

Preforma ceramica determina il volume di rinforzante (deve resistere al flusso di metallo e deve permettere l’impaccamento del rinforzante mantenendo aperti i pori). Tecnologie per preforme: pressione in stampo, injection moulding (con leganti), filtraggio di sospensioni, filament winding di fibre continue, produzione di schiume ceramiche a celle aperte, metodo sol-gel. Necessità di avere resistenza tensile e di taglio tale da impedire agglomerazioni e, quindi, presenza di regioni non infiltrate. Ricoprimenti delle fibre ottenuti soprattutto con CVD, PVD.

Processi di infiltrazione del fuso spontanea: la matrice bagna il rinforzo forzata: la matrice è spinta nella preforma vincendo forze di capillarità Assumendo che non vi siano reazioni di interfaccia, i fenomeni di capillarità sono descritti dalla variazione di energia libera per unità di volume di composito con Av area dell’interfaccia matrice-rinforzante per unità di volume di composito, fm energia superficiale fibra-matrice, fa energia superficiale fibra-atmosfera.

Sul fuso, presente in frazione (1-f), agisce una pressione di capillarità, P A seconda del segno della quantità (fm - fa), P può essere negativa (processo spontaneo) o positiva (necessità di applicare una pressione). Nel secondo caso il bagnamento può essere parzialmente rientrante. Ci possono essere effetti chimici nel bagnamento. Reazioni di interfaccia di solito lo favoriscono. Non è chiaro se questo influenzi direttamente Gi oppure indirettamente attraverso ad es. variazioni di temperatura dovute al rilascio del calore di reazione.

Metodi di infiltrazione Compocasting: semplice miscelazione di particolato e fuso seguita da colata Squeeze casting: il fuso è spinto da un pistone nella preforma. Utilizzato per componenti automobilistici (alta produttività).

Infiltrazione a mezzo gas: il fuso viene versato sulla preforma e quindi spinto da una pressione di gas (adatto a geometrie complesse). Altre varianti: infiltrazione con forze indotte da campi elettromagnetici fluttuanti, da ultrasuoni, centrifuga, reattiva. Processi in semi-solido: rheocasting, thixomolding In ogni caso occorrono stampi resistenti a calore, usura da metallo fuso, tipicamente fatto con acciai da utensile.

Spray forming Il fuso viene suddiviso in goccioline (atomizzazione) e depositato insieme al particolato ottenendo in lingotto. Buona miscelazione, microstruttura fine. Possibili vuoti. Necessario trattamento secondario (lavorazione a caldo).

Metallurgia delle polveri Una delle tecniche più usate. Tecnologia di uso generale per componenti sinterizzati. Il processo consiste in miscela, fabbricazione del verde, compattazione a freddo e a caldo.

Processi per compositi a fibre continue Deposizione della matrice sulla fibra seguita da pressatura a caldo. Fabbricazione di un “tessuto” di fibra (maglia) da alternare a fogli metallici

Tecnica foil-fiber-foil adatta per Ti. Es. fogli sottili alternati a preforme di SiC vengono pressati a caldo (HIP) in modo che si uniscano mediante diffusione (diffusion bonding). Il consolidamento delle lamine tra loro e con le fibre e la penetrazione del metallo nell’intreccio di queste avviene attraverso un processo di sinterizzazione che si attua attraverso due fenomeni: creep e DB.

Processi in situ e riassunto Compositi sono fabbricati in situ mediante trasformazioni di fase controllate nello spazio, es. solidificazione direzionale di eutettici Principali tecnologie ed applicazione a compositi con rinforzo continuo o discontinuo.