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L’ottimizzazione dei processi appare sempre più necessaria per la progettazione e lo sviluppo di materiali con nuove ed elevate funzionalità in grado di operare senza eccessivi danneggiamenti e per un tempo significativo in condizioni di funzionamento estremamente aggressive quali quelle degli impianti di termovalorizzazione,i sistemi per il solare termodinamico,i sistemi a combustibile fossile,i sistemi nucleari innovativi (GEN-IV LFR, ADS).

D’altra parte nella progettazione e sviluppo di nuovi prodotti, la modellizzazione computerizzata risulta un approccio particolarmente attuale ed efficace ma il raggiungimento degli obiettivi in tale settore è ancora ostacolato da una mancanza di dati di input affidabili per le simulazioni numeriche e fra questi giocano un ruolo chiave i dati delle proprietà termofisiche in fase liquida che per molti sistemi metallici sono ancora poco disponibili o scarsamente affidabili, anche a causa della complessità tecnico-metodologica di misura. In tale contesto si inserisce l’azione di ricerca internazionale promossa da ESA(Agenzia Spaziale Europea) con l’intenzione di colmare in parte queste lacune,ponendosi come obiettivo lo studio e l'accurata determinazione delle proprietà termofisiche principali (densità, tensione superficiale, viscosità) di alcuni sistemi di materiali metallici complessi di interesse industriale,come le superleghe a base Nichel per la produzione di palette di turbine di grandi dimensioni, effettuando anche esperimenti in condizioni di microgravità,sia su razzi sonda, sia sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS),al fine di ottenere dati più riproducibili e affidabili.

  • Surface tension of molten Ni-based superalloys as a function of temperature measured by pinned drop method
  • sessile/pendant drop combined method (Fe @ T=1700°C)
  • pinned-large drop (Sn in Sapphire cup)

Nell’ambito della caratterizzazione di materiali per l’energia, le competenze relative ai metalli liquidi sono state indirizzate alla qualificazione di materiali strutturali per i reattori di quarta generazione e per i sistemi per la trasmutazione, con particolare attenzione allo sviluppo del reattore veloce refrigerato a piombo (LFR), oggetto delle attività svolte nell’ambito di svariati progetti EURATOM. L’analisi del comportamento alla corrosione di differenti materiali strutturali (acciai martensitici ed austenitici, acciai ODS) a contatto con Pb e/o lega eutettica Pb-Bi liquidi, ha fino ad oggi permesso un adeguata selezione di materiali e procedure attraverso la scelta di condizioni chimico-fisiche al contorno mirate ad evitare le condizioni corrosive, evidenziando altresì l’esigenza di sviluppare sistemi di monitoraggio e controllo della chimica dei refrigeranti a metallo liquido pesante, in particolare i sistemi di controllo dell’ossigeno disciolto in esso.


  • COMPETENZE:
    • Studio e determinazione delle proprietà termo fisiche di sistemi metallici liquidi:leghe ternarie Al-Ti-X (X= Nb,Ni,V),superleghe a base Ni-Al (es CMSX; René etc..); leghe intermetalliche a base Al e Al-Ti;leghe di Cu, etc.
    • Progettazione ed ottimizzazione di metodi di misura
    • Supporto alla sperimentazione in condizioni di microgravità in voli parabolici, razzi sonda e sulla ISS
    • Modelli termodinamici per la previsione delle proprietà di superficie e bulk.
    • Qualificazione dei materiali strutturali per i reattori GEN IV e per i sistemi ADS
    • Caratterizzazione di barriere di protezione dalla corrosione da metallo liquido e sviluppo di sistemi di monitoraggio e misura dell’ossigeno in metallo liquido.
Isotense of ternary Al-Ni-Co as base system of Ni based superalloys
Corrosion behavior of T91 in liquid lead @ different T for an exposure time t=550h

Contact angle of liquid Pb on ODS 12Cr steel vs T
  • KEYWORDS:
    metalli liquidi proprietà termo fisiche leghe industriali controllo dell’ossigeno modelli termodinamici microgravità corrosione da metallo liquido nucleare sostenibile

  • PUBBLICAZIONI RECENTI:
    • D Giuranno, S Amore, R Novakovic, E Ricci
      Surface tension and density of RENE N5® and RENE 90® Ni-based superalloys
      Journal of Materials Science 50 (10), 3763-3771 (2015)
    • S Amore, F Valenza, D Giuranno, R Novakovic, G Dalla Fontana, L.Battezzati and E Ricci
      Thermophysical properties of some Ni-based superalloys in the liquid state relevant for solidification processing
      Journal of Materials Science, 1-12, (2015)
    • R Nowak, T Lanata, N Sobczak, E Ricci, D Giuranno, R Novakovic
      Surface tension of γ-TiAl-based alloys
      Journal of Materials Science 45 (8), 1993-2001(2010)
    • Di Gabriele F., Amore S., Scaiola C.Arato S. Giuranno D., Novakovic R., Ricci E.
      Corrosion behaviour of 12Cr-ODS steel in molten lead
      Nuclear Engineering and Design, 2014
    • 5. Gnecco F, Ricci E., Bottino, A. Passerone A.
      Corrosion behaviour of steels in lead-bismuth at 823 K
      Journal of Nuclear Materials, vol. 335, pp. 185-188

  • PROGETTI CORRELATI:
    • MAP-ESA/ASI THERMOPROP:Thermophysical Properties of Liquid Metals for Industrial Process Design
    • EERA-JPNM Pilot Project proposals: 1) MOLECOS (MOlten LEad and lead bismuth COrrosion of Steels) and 2) MOSEL (MOdelling Steel Embrittlement by heavy Liquid metals)
    • FP7-MATISSE (MATerial’s Innovetions for a Safe and Sustainable nuclear in Europe)
    • FP7-MATTER (MATerial TEsting and Rules)
    • FP7-HeLiMnet (HEavy Liquid Metal NETwork ) Coordinamento ICMATE
    • FP7-GETMAT (GEneration IV and Transmutation MATerials)
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