Valutazione della resistenza a fatica di una lega di titanio per uso aereonautico

1 Introduzione Il titanio è stato scoperto alla fine del XVIII secolo da W. Gregor, in Cornovaglia, ma solo nella prima metà del XX secolo, grazie ad efficaci processi di estrazione, è stato possibile conoscere le sue straordinarie qualità. Tra tutti i materiali conosciuti, il titanio presenta delle caratteristiche e delle proprietà meccaniche che lo rendono unico nell’ambito della progettazione strutturale. Alcune caratteristiche peculiari, quali la bassa densità e l’alta temperatura di fusione unite all’ elevata resistenza alla corrosione, sono apparse immediatamente interessanti per molte applicazioni industriali. Ad attirare maggiormente l’attenzione del settore aeronautico e aerospaziale, sono state soprattutto le notevoli proprietà resistenziali delle sue leghe. Il titanio, inoltre, pur pesando solo il 60% in più dell’alluminio, presenta una resistenza meccanica doppia, superiore anche ad alcune classi di acciaio (con il 45% di peso in meno rispetto all’acciaio). Ancora oggi le informazioni sulla resistenza a fatica del titanio e delle sue leghe sono scarse e, inoltre, i dati contenuti in letteratura sono insufficienti per realizzare strutture complesse da sottoporre a carichi di fatica. Anche le normative che regolarizzino in maniera chiara ed univoca l’uso di elementi complessi in titanio sono ancora poco dettagliate. L’obiettivo del nostro studio è quello di analizzare e definire la resistenza a fatica di una delle più utilizzate leghe di titanio: il Ti6Al4V definito anche titanio grado 5. Il presente lavoro di tesi, oltre all’introduzione e alle conclusioni, consta di quattro capitoli. Nel primo capitolo si mostra una panoramica delle generalità sul titanio: dai diversi processi di produzione, come il processo Kroll ed il metodo VAR, agli innumerevoli utilizzi del titanio in molti settori industriali. Vengono analizzate a livello microstrutturale le classi di leghe del titanio (leghe , , +  e le tipologie degli elementi stabilizzanti per ognuna di esse, prestando particolare attenzione al Ti6Al4V, appartenente alla classe + .