ADVANCED ALUMINUM ALLOYS FOR HIGH PERFORMANCE CASTINGS

In order to produce aluminum high performance castings, two main factors are essential: alloy and process. High performance castings are the result of the ideal equation of combination of these two factors. For this reason this PhD research project consisted in two main parts: 1. the first part has been developed together with Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG and consisted in an in deep analysis of aluminum alloys and their reinforcements mechanisms. 2. the second part has been developed in collaboration with TMB SpA and focused on the process and on process-related aspects affecting the quality of castings. A new way to introduce nanoparticles to reinforce aluminum-silicon alloys was found and an in deep analysis of the very high mechanical properties obtained has been carried out. This way, in comparison to the processes to produce Al-alloy based nanocomposites already present in literature, is very cheap and could be scaled-up to industrial scale. Nevertheless there are still some critical aspects in the use in industrial scale of these highly innovative nanocomposites and for this reason in the second part of the project has been studied how to produce high performance castings with already available alloys by optimizing the other factor of the equation: the process. Based on the defect classification made by Gariboldi, Bonollo and Parona in the “Handbook of defects in high pressure die castings” (2010) [1], several aspects regarding the process were taken in account and relevant results were obtained in order to get always high performance castings.

Al fine di produrre getti altoprestazionali in alluminio sono essenziali due fattori: la lega e il processo. Fusioni altoprestazionali sono il risultato dell’ideale equazione di combinazione di questi due fattori. Per questo motivo questo progetto di ricerca di dottorato consiste in due parti principali: 1. la prima parte è stata sviluppata in collaborazione con Rheinfelden Alloys GmbH & Co. KG e consiste in un’analisi approfondita delle leghe di alluminio e dei meccanismi del loro rafforzamento. 2. la seconda paste è stata sviluppata in collaborazione con TMB SpA ed è stata focalizzata sul processo e sugli aspetti del processo che possono influenzare la qualità dei getti. E’ stato sviluppato un nuovo metodo per l’introduzione di nanoparticelle al fine di rafforzare le leghe Alluminio-Silicio ed è stata svolta un’analisi approfondita delle notevoli proprietà meccaniche ottenute. Questo metodo, in confronto con gli altri processi per produrre nanocompositi a matrice lega di Alluminio presenti in letteratura, è molto economico e potrebbe essere sviluppato su scala industriale. Persistono tuttavia alcuni aspetti critici nell’utilizzo industriale di questi nanocompositi altamente innovativi e per questo motivo nella seconda parte del progetto è stato studiato come produrre getti altoprestazionali con leghe già disponibili ottimizzando l’altro fattore dell’equazione: il processo. Basandosi sulla classificazione dei difetti sviluppata da Gariboldi, Bonollo e Parona nel “Manuale di difettologia dei getti pressocolati” (2010) [1], sono stati presi in considerazione numerosi aspetti riguardanti il processo e sono stati ottenuti risultati rilevanti al fine di ottenere sempre getti altoprestazionali.