Materiali resistenti alle alte temperature
Caratterizzazione precisa dei materiali per temperature estreme nei settori dell’energia, dell’aviazione e dell’aerospaziale, nonché nell’industria
I materiali resistenti alle alte temperature vengono utilizzati ovunque i materiali debbano sopportare in modo duraturo sollecitazioni termiche e meccaniche estreme. Le applicazioni tipiche si trovano nelle turbine a gas, nelle centrali elettriche, nel settore aeronautico e aerospaziale, la metallurgia , nonché nei forni ad alta temperatura e negli impianti di processo chimico.
La scelta dei materiali adatti richiede una conoscenza approfondita delle loro proprietà termofisiche nell’intero intervallo di temperature di esercizio. Conducibilità termica, conduttività termica, dilatazione termica, resistenza all’ossidazione e la stabilità di fase determinano in modo decisivo le prestazioni e la durata dei materiali resistenti alle alte temperature.
Con gli strumenti di analisi LINSEIS è possibile caratterizzare in modo completo i materiali per alte temperature, dallo sviluppo alla qualificazione fino al controllo qualità.
Questioni rilevanti
- Come cambia la conducibilità termica alle alte temperature?
- Che conducibilità termica ha questo materiale?
- Come si comporta il materiale sottoposto a sollecitazioni termiche cicliche?
- Che resistenza all’ossidazione ha questa lega?
- Come varia la dilatazione termica nell’intervallo di temperatura?
- Quali materiali sono adatti per turbine, scambiatori di calore o forni ad alta temperatura?
- Quanto rimane stabile la struttura se sottoposta a sollecitazioni termiche prolungate?
- Quali leghe garantiscono la massima durata in condizioni estreme?
Parametri rilevanti relativi ai materiali e ai processi
| Parametri | Significato |
|---|---|
| Conducibilità termica | Dissipazione del calore e gestione termica ad alte temperature |
| Conduttività termica | Velocità di propagazione del calore nel materiale |
| Coefficiente di dilatazione termica (CTE) | Stabilità dimensionale sotto sollecitazioni termiche |
| Capacità termica | Capacità di accumulo termico del materiale |
| Resistenza all’ossidazione | Resistenza alle alte temperature e alle atmosfere ossidanti |
| Stabilità termica | Comportamento a lungo termine a temperature di esercizio elevate |
| Trasformazioni di fase | Evoluzione della struttura durante lo stress termico |
| Resistenza alle alte temperature | Prestazioni meccaniche in condizioni operative estreme |
Metodi di analisi per le leghe e diagrammi di fase
Analisi laser flash (LFA)
Determinazione della conducibilità termica e della conducibilità termica di materiali resistenti alle alte temperature su un ampio intervallo di temperature.
Analisi di
- Conducibilità termica
- Diffusività termica
- Diffusione termica
- Proprietà dipendenti dalla temperatura
- Gestione termica
Applicazioni tipiche
- Leghe a base di nichel
- Acciai resistenti alle alte temperature
- Superleghe
- Scambiatore di calore
- Materiali per turbine
Termogravimetria (TGA)
Analisi dell’ossidazione, della corrosione e delle variazioni di massa in diverse atmosfere.
Analisi di
- Ossidazione
- Corrosione
- Modifica in blocco
- Decomposizione
- Resistenza alla temperatura
Applicazioni tipiche
- Acciai resistenti alle alte temperature
- Leghe di nichel
- Strati protettivi
- Rivestimenti
- Qualificazione dei materiali
Strumenti di misura consigliati per materiali resistenti alle alte temperature
TGA L83
LFA L52
STA L81
Esempio pratico: diffusività termica degli acciai per alte temperature
Caratterizzazione del trasferimento di calore nei materiali delle centrali elettriche
Perché la caratterizzazione dei materiali ad alta temperatura è fondamentale
I materiali destinati ad applicazioni ad alta temperatura devono mantenere in modo affidabile le loro proprietà meccaniche e termiche anche in presenza di sollecitazioni termiche estreme. I moderni metodi di analisi consentono una valutazione completa del comportamento dei materiali e forniscono basi importanti per lo sviluppo di materiali performanti e durevoli.
La combinazione di moderne tecniche di analisi permette di:
- Determinazione della conducibilità termica e della conducibilità termica
- Analisi della dilatazione termica
- Analisi del comportamento all’ossidazione e alla corrosione
- Valutazione della stabilità termica
- Ottimizzazione di nuove leghe per alte temperature
- Qualificazione dei materiali per applicazioni energetiche e industriali
Applicazioni – Metalli e leghe
LFA L52 - Leghe di acciaio - Conduttività termica/conduttività termica/calore specifico
FAQ – Materiali resistenti alle alte temperature
Perché la conducibilità termica è così importante nei materiali resistenti alle alte temperature?
La conducibilità termica determina l’efficienza con cui il calore viene trasportato all’interno di un materiale. Influisce sulla distribuzione della temperatura nei componenti ed è fondamentale per la durata di elementi come le pale delle turbine, gli scambiatori di calore o i rivestimenti dei forni.
Quali metodi di misurazione sono adatti per i materiali resistenti alle alte temperature?
Per la caratterizzazione si usano principalmente LFA, DIL, STA e TGA. L’LFA misura la conducibilità termica e la conducibilità termica, la dilatometria analizza la dilatazione termica e le trasformazioni di fase, mentre STA e TGA forniscono informazioni sulla stabilità termica, l’ossidazione e le variazioni di massa.
Perché si studia la diffusività termica?
La diffusività termica descrive la velocità con cui il calore si propaga all’interno di un materiale. È un parametro importante per la progettazione di componenti sottoposti a forti sollecitazioni termiche e ne influenza l’efficienza e la durata.
Quali materiali si possono analizzare con i sistemi LINSEIS?
Questi sistemi sono adatti per acciai resistenti alle alte temperature, leghe a base di nichel, leghe di titanio, leghe di cobalto, materiali intermetallici, superleghe, ceramiche e altri materiali metallici e ceramici ad alte prestazioni.
Quali settori traggono vantaggio dalla caratterizzazione dei materiali?
Le applicazioni tipiche si trovano nel settore della produzione di energia, in quello aerospaziale, nella metallurgia, nell’industria chimica, nell’industria automobilistica, nonché negli istituti di ricerca e nello sviluppo di nuovi materiali resistenti alle alte temperature.
Perché è utile combinare diversi metodi di misurazione?
Solo la combinazione di LFA, DIL, STA e TGA permette una valutazione completa delle proprietà termofisiche e termoanalitiche. In questo modo, lo sviluppo dei materiali, la scelta dei materiali e il controllo qualità possono essere effettuati in modo molto più efficiente e affidabile.
