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Studio delle proprietà chimico-fisiche delle interfacce solido-liquido ad alte temperature, in particolare della bagnabilità e reattività, e dei meccanismi che le determinano.
Questi studi trovano applicazione nella:

  • Progettazione di leghe brasanti e processi per giunzioni metallo-ceramico e ceramico-ceramico.
  • Individuazione di ceramici non reattivi a contatto con i metalli liquidi con particolare riferimento ai processi di fusione per colata.
  • Fabbricazione di materiali compositi metallo-ceramico.
Tali linee generali sono basate su: Studio sperimentale ed interpretazione chimico-fisica di fenomeni di bagnabilità e reattività interfacciale in sistemi solido-liquido mediante metodo tipo sessile drop ad alte temperature.
Progettazione e costruzione di apparecchiature e tecniche tensiometriche per la misura della tensione interfacciale e bagnabilità.
Utilizzo di diagrammi di stato ottenuti con metodo CALPHAD per l'ottimizzazione dei processi di brasatura (in collaborazione con DCCI, Unige).
Modellizzazione, a livello molecolare (DFT), delle interfacce metallo-ceramico (collaborazione con EMPA-Zurigo).
Progettazione, sviluppo ed esecuzione di misure delle proprietà d’interfaccia in sistemi metallici immiscibili in condizioni di microgravità.

  • Giunzione HfB2-HfB2, lega brasante: Ni-B 50at %
  • Sistema NiB-ZrB2: microstruttura dei campioni dopo prova di bagnabilità in relazione con il diagramma di stato B-Ni-Zr ottenuto tramite CALPHAD
  • Prova di bagnabilità di una leghe brasante Ni-Ta su SiC: cinetica di bagnabilità e campione dopo prova
  • Giunzione Ti6Al4V-ZrB2, lega brasante: Ag-Ti

Queste attività trovano applicazioni e sviluppi in:

  • Progettazione di giunti brasati metallo-ceramico o ceramico-ceramico per impieghi in parti termicamente e/o meccanicamente molto sollecitate. Esempi di giunzioni:
    • Boruri ultrarefrattari (es. ZrB2, HfB2) tra di loro o a leghe a base Ti (es. scudi termici in aerospazio);
    • SiC e suoi compositi con TiAlV (es. in aerospazio, industria nucleare);
    • Refrattari ossidici-acciaio (es. rivestimenti di camere di combustione);
    • YAG-TiAlV (es. finestre ottiche per sensoristica).
  • Produzione di compositi costituiti da matrici metalliche innovative (High Entropy Alloys) e fibre ceramiche avanzate (long bundles).
  • Riparazione per brasatura di palette di turbine a gas.
  • Ottimizzazione di materiali ceramici usati come refrattari di colata.

Test di bagnabilità Ag-Zaffiro
Test di bagnabilità

Giunzione YAG/AgCu/Ti6Al4V
Prototipi di finestre ottiche brasate YAG/Ti6Al4V
  • KEYWORDS:
    Chimica-fisica delle superfici energia superficiale bagnabilità reattività brasatura compositi UHTC aerospazio

  • PUBBLICAZIONI RECENTI:
    • Gambaro S., Muolo M.L.,Valenza F., Cacciamani G.,Esposito L., Passerone A.
      Wettability of transparent YAG (Y3Al5O12) by molten Ag-Cu-Ti alloys
      Journal of the European Ceramic Society 35, (2015), pp. 2895-2906
    • Artini C., Muolo M.L., Passerone A., Valenza F., Manfrinetti P., Cacciamani G.
      Experimental investigations and thermodynamic modeling in the ZrB2-Ni section of the B-Ni-Zr system
      Journal of alloys and compounds, Vol. 592C, (2014), pp. 115-120
    • Valenza F., Artini C., Passerone A., Muolo M.L.
      Joining of ZrB2 ceramics to Ti6Al4V by Ni-based interlayers
      Journal of Materials Science, Vol. 47, Issue 24, (2012), pp.8439-8449
    • Valenza F., Muolo M.L., Passerone A., Glaeser A.M.
      Wetting and Interfacial Phenomena in relation to Joining of Alumina via Co/Nb/Co Interlayers
      Journal of European Ceramic Society, Vol. 33, (2013), pp. 539-547
    • Passerone A., Valenza F., Muolo M.L.
      A review of transition metals diborides: from wettability studies to joining
      Journal of Materials Science, Vol. 47, Issue 24, (2012), pp. 8275-8289
    • Liu G. W., Muolo M. L., Valenza F., Passerone A.
      Survey on wetting of SiC by molten metals
      Ceramics International, Vol. 36 (4), (2010) pp. 1177–1188, 2010.

  • PRINCIPALI COLLABORAZIONI:
    • FIRB "MITGEA- "Study of new materials for gas turbines of very high efficiency and reduced environmental impact", 2008-2011
    • CARIPLO "Advanced joints between metals and UHT ceramic materials for high temperature applications. JOINHT", 2011-2012
    • Progetto Bandiera- RITMARE "Advanced aerospace materials for applications in marine conditions", 2012-2016
    • FP7-2013-NMP-ICT-FOF (RTD) G.A.609188 "ADMACOM-Advanced manufacturing routes for metal/composite components for Aerospace", 2013-2016.
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