LEGHE LEGGERE

Le leghe leggere sono un gruppo di materiali metallici che hanno un peso specifico inferiore rispetto alle leghe metalliche più comuni come l'acciaio. Nonostante siano utilizzate in misura minore rispetto all'acciaio, le leghe leggere stanno diventando sempre più popolari grazie alle loro proprietà uniche.

Una delle principali proprietà delle leghe leggere che le distingue dalle leghe metalliche più comuni è la loro elevata conducibilità termica ed elettrica. Questo le rende ideali per applicazioni in cui è richiesta una buona dissipazione del calore o una buona conduzione dell'elettricità, come ad esempio in applicazioni elettroniche o aerospaziali.

Inoltre sono caratterizzate da un'alta resistenza alla corrosione, che le rende adatte ad essere utilizzate in ambienti aggressivi come il mare o l'industria chimica. La loro facile ed economica formatura le rende ideali per la produzione di componenti complessi con forme particolari.

Infine, il ridotto peso specifico delle leghe leggere le rende ideali per applicazioni in cui è richiesta una riduzione del peso, come ad esempio nella produzione di aerei, automobili o biciclette.

Tra le leghe le più comuni e utilizzate come materiali strutturali sono quelle a base di alluminio, magnesio, berillio e titanio. Delle leghe più pesanti, quelle a base di rame e nichel sono le più utilizzate.

ALLUMINIO

L'alluminio è il metallo più abbondante sulla crosta terrestre dopo il ferro, ma l'estrazione richiede una notevole quantità di energia e quindi è conveniente solo se si può disporre di energia idroelettrica e/o nucleare. Fino al 1880, l'alluminio era un metallo raro e costoso, ma nel 1886 un francese Paul Heroult e un americano Martin Hall depositarono in modo indipendente un brevetto relativo alla produzione dell'alluminio dall'allumina. Il processo elettrochimico consisteva nel solubilizzare allumina in criolite (3NaF. AlF3) a circa 950°C. La bauxite è il minerale più comune da cui si estrae l'allumina. Si forma un eutettico con circa il 18% di allumina e quindi si riduce molto l'alta T di fusione dell’ Al2O3 (2050°C)

Il processo Bayer, sviluppato da Karl Bayer nel 1888, è il metodo più comune per ottenere l'allumina a partire dalla bauxite. In questo processo, l'allumina viene calcinata, solubilizzata con NaOH, filtrata e raffreddata per ottenere Al(OH)3 che viene poi calcinato per ottenere l'allumina. La presenza di silice è pericolosa poiché può formare un composto insolubile con la soluzione di NaOH, quindi la quantità di silice nella bauxite deve essere controllata accuratamente.

• L’allumina (povera di silice) viene calcinata (450 C)

• solubilizzata con NaOH (35%, 150 C, 15-20 atm). Si forma NaAlO2 che va in soluzione mentre gli altri ossidi precipitano e vengono filtrati (fanghi rossi, una volta scaricati in mare, poi si sono accorti che erano ottimi additivi per gli acciai).

• A questo punto si raffredda la soluzione e la si diluisce, cambia il pH e precipita Al(OH)3.

• Si calcina l’ Al(OH)3 e si ottiene Al2O3.

• La presenza di Silice è pericolosa perché SiO2 + 2 NaOH --> Na2SiO3 + H2O 3 Na2SiO3 + NaAlO2 --> NaAlSi3O8 (precipita)+6 NaOH. La silice non deve superare il 6%.

L'alluminio ha molte proprietà che lo rendono un materiale prezioso in molte applicazioni. Ha un'elevata conducibilità termica ed elettrica, buona resistenza alla corrosione, è facile da lavorare e ha un basso peso specifico. Tuttavia, l'alluminio ha anche alcune limitazioni, come la sua bassa resistenza meccanica rispetto all'acciaio e la sua tendenza ad ammorbidirsi a temperature elevate.

Per superare queste limitazioni, sono state sviluppate diverse leghe di alluminio, come la lega Al-Cu, che hanno una maggiore resistenza meccanica e migliorano le proprietà meccaniche dell'alluminio puro. La lega Al-Cu è stata utilizzata per la produzione di parti di biciclette e, nel 1903, i fratelli Wright hanno costruito il loro primo aereo utilizzando una lega Al-Cu prodotta dalla Pittsburgh Reduction Company (poi ALCOA).

Nome dei composti:

• L’allumina cristallizzata prende il nome di CORINDONE

• In presenza di impurezze di Cr2O3 si colora di rosso e prende il nome di RUBINO

• In presenza di altri ossidi tra cui TiO2 si colora di blu e prende il nome di ZAFFIRO

Nel 1902, Alfred Wilm, direttore del Dipartimento di Metallurgia di Berlino, studiò la possibilità di sostituire l'ottone dei bossoli con l'alluminio. Inizialmente, furono sviluppate leghe di alluminio contenenti rame (Al-Cu) che dimostrarono una buona estrudibilità ma non sufficiente durezza. Successivamente, si passò ad una lega Al-Cu-Mg-Mn che, sebbene inizialmente non avesse migliorato la durezza, dopo due giorni aveva aumentato di tre volte.

Nel 1906 venne commercializzata la prima lega di alluminio di tipo DURALLUMINIO e nel 1910 vennero prodotte 13 tonnellate di questa lega, di cui ben 10 vennero utilizzate dalla Vickers inglesi per costruire il dirigibile Mayfly, che tuttavia si ruppe in due prima ancora di partire. Gli inglesi rinunciarono ad utilizzare il duralluminio, ma i tedeschi proseguirono e nel 1914 iniziarono a costruire gli Zeppelin.

Nel 1939 viene prodotta la prima lega AlSi5Cu3 da rottami, nascono quindi le leghe secondarie. E’ una data fondamentale per l’alluminio perché:

• leghe PRIMARIE richiedono 15 KWh/Kg

• leghe SECONDARIE richiedono solo 1 KWh/Kg 

L'alluminio è un metallo relativamente giovane rispetto ad altri metalli come il ferro, il rame, l'oro, l'argento, lo stagno e il piombo. Ancora nel 1950 la produzione di alluminio era solo di circa 1 milione di tonnellate all'anno, ma nel 1980 era cresciuta fino a circa 15 milioni di tonnellate all'anno. Attualmente, la produzione di alluminio è di circa 25 milioni di tonnellate all'anno.

L'utilizzo dell'alluminio si è diffuso in molte aree, come l'industria aeronautica, l'industria automobilistica, la produzione di imballaggi e la costruzione di edifici. L'alluminio ha molte proprietà che lo rendono un materiale prezioso in queste applicazioni, come l'alta conducibilità termica ed elettrica, la buona resistenza alla corrosione, la leggerezza e l'elevata duttilità e formabilità. L'alluminio è un metallo molto giovane se confrontato con altri quali Fe, Cu,​ Au, Ag, Sn, Pb…. Ancora nel 1950 la produzione di alluminio era appena di 10^6 ton/anno mentre nel 1980 è stata di 15x10^6 ton/anno, ora è attorno ai 25x10^6 ton/anno

NOMENCLATURA LEGHE ALLUMINIO

Le leghe dell'alluminio si suddividono in

• leghe da lavorazione plastica (la frazione più importante delle leghe e sono quelle il cui utilizzo avviene allo stato di semilavorati (estrusi, laminati) ottenuti mediante processi di trasformazione plastica di prodotti primari denominati billette o placche.)

• leghe da fonderia (le leghe adatte alla realizzazione di getti e quindi ad essere colate allo stato liquido e a solidificare.)

I numerosi tipi di leghe adatte alla lavorazione plastica sono identificate commercialmente da una sigla di quattro cifre, dal 1000 all' 8000. La sigla e' accompagnata anche da lettere maiuscole che servono per distinguere il trattamento termico che le leghe hanno subito. La classificazione è dell’ American National Standards Institute (ANSI) standard H35.1

La classificazione delle leghe di alluminio si basa su un sistema di designazione a quattro cifre, dove le prime tre cifre indicano la serie di appartenenza e l'ultima cifra indica il tipo di lega, come indicato nell'esempio della lega 1035-O.

Es: lega 1035-O

1 = percentuale minima di Al 99%

0 = non c'è controllo particolare sul rimanente 0,65%

35 = in questa lega c'è il 99,35% di Al

O = Nessun trattamento termico, grezzo di lavorazione

Le leghe di alluminio adatte alla lavorazione plastica possono essere suddivise in leghe da trattamento termico (serie 2000, 6000 e 7000) e leghe da incrudimento (serie 1000, 3000, 5000 e 8000). Le leghe da trattamento termico sono adatte per l'invecchiamento e richiedono un trattamento termico per ottenere le proprietà desiderate. Le leghe da incrudimento, invece, sono adatte solo per la deformazione plastica a freddo e non richiedono trattamenti termici.

Per serie 1000 le cifre specificano il livello o il controllo delle diverse impurezze. Per la serie da 2000 a 7000, la prima cifra indica la serie di appartenenza, la seconda specifica se si tratta di una lega di prima definizione (indicata con lo zero) o di una modifica successiva (dall'1 al 9); le ultime due cifre non hanno un significato specifico ma servono per individuare ogni singola lega all'interno della serie.

Le leghe da fonderia possono venir ulteriormente suddivise in:

• primarie (si ottengono dai minerali)

• secondarie (dai rottami e quindi le tolleranze nella composizione chimica più ampie)

-->Anche per le leghe da fonderia esiste un’ analoga designazione a 3 cifre più una cifra decimale usata per definire il prodotto: colato (0) o lingotto (1). 

PROPRIETA' DELL'ALLUMINIO

• Ha densità bassa 2,7 g/cm3 (1/3 dell'acciaio)

• Cristallizza nel reticolo CFC e quindi presenta un comportamento duttile (profilati di ogni forma) e non infragilisce alle basse T

• La conducibilità elettrica è buona (37,7 m/W mm2 ) E' pari al 65% di quella del Cu a parità di volume ma è il 200% in peso

• La conducibilità termica è ottima (242 W/m K), superata solo da Ag, Au e Cu (Fe=79 W/m K)

• Il coefficiente di dilatazione, (23x10-6 /K) è due volte quello del ferro-->inconvenienti durante la fusione e le saldature

• Il punto di fusione è di 660° C e lo rende lavorabile per fusione

• E' molto resistente alla corrosione perché si ricopre di uno strato di ossido aderente e non poroso. L'Al2O3 e' chimicamente stabile tra pH = 4 - 8

• L'elevata resistenza alla corrosione --> riciclabilità elevata

• Non è magnetico (sopporta elevati voltaggi)

• Il rapporto s/r è superiore a quello dell' acciaio.

• La durezza è bassa

• L' alluminio e le sue leghe non presentano fenomeni di fragilità alle basse T --> applicazioni criogeniche (fino a -200 -250 °C)

• Non presenta limite di fatica (è peggio dell'acciaio)

• E' aspinterogeno (non provoca scintille)

• La resistenza all'abrasione e all'usura sono basse

• Non è combustibile e non produce fumi tossici​​

• La serie 1000, le leghe Al-Mn senza Mg (serie 3000) le leghe Al-Mg con Mg < 2% (serie 5000) si collocano su un livello di caratteristiche medio basse (HB = 20 - 40)

• Le leghe Al-Mn con Mg (serie 3000), le leghe Al-Mg con Mg > 2% (serie 5000), le leghe Al-Mg-Si (serie 6000) hanno caratteristiche medie (HB = 40 - 80)

• Le leghe Al-Cu (serie 2000), Al-Zn-Mg (serie 7000) e Al-Zn-Mg-Cu (serie 7000) possono dare caratteristiche elevate (HB = 80 - 150)

​​Nelle leghe la conducibilità elettrica e la resistenza alla corrosione sono inferiori a quelle del metallo puro. Ogni alligante ha però un suo effetto particolare: Fe, Si, Mn effetti ridotti e al massimo favoriscono deboli fenomeni di alterazione localizzata Cu esercita un effetto negativo se è l'alligante principale (serie 2000), comunque dipende molto dalle condizioni di invecchiamento. ​Zn effetto molto negativo Mg queste leghe presentano la migliore combinazione possibile tra resistenza alla corrosione e caratteristiche meccaniche, al punto che sono quelle usate in ambiente marino.

PRESENZA DI COPPIE GALVANICHE

E' un aspetto importante da considerare quando si utilizza l'alluminio in applicazioni in cui è a contatto con altri metalli. L'alluminio è molto elettronegativo, il che significa che, a contatto con metalli più elettropositivi, possono verificarsi reazioni elettrochimiche che portano alla corrosione del metallo più elettropositivo.

In particolare, vanno evitati contatti diretti bimetallici con metalli nobili, come l'oro e il platino, il rame e le sue leghe, il piombo e gli acciai al carbonio. Tuttavia, il contatto con acciai inossidabili non è pericoloso a condizione che l'acciaio sia in condizioni di passivazione o che la superficie di contatto in lega leggera sia molto più grande di quella dell'altro metallo.

Per evitare la corrosione galvanica, sono state sviluppate diverse tecniche di saldatura che consentono di unire l'alluminio ad altri materiali senza creare coppie galvaniche. Uno di questi metodi è la friction stir welding, un processo di saldatura che utilizza una fresa che si muove lungo le due lamiere affiancate a una temperatura inferiore a quella di fusione del metallo. Questo processo è stato originariamente sviluppato per l'alluminio, ma è stato successivamente esteso ad altre leghe. La saldatura a friction stir welding è molto efficace e consente di utilizzare l'80% della resistenza del materiale invece del 20% come nelle saldature normali.

APPLICAZIONI LEGHE DI ALLUMINIO

Edilizia

Serramenti lega AlMgSi (6000) tra le quali la lega 6060 a medie caratteristiche meccaniche. Nei controsoffitti, pareti mobili, canali, gronde, coperture leggere...

Imballaggio

• foglio sottile: elevata plasticità (spessori di 5 mm), effetto barriera per gas, aria, umidità, possibilità di finiture diverse, quindi colori, elevata atossicita' del metallo. Le leghe comunemente usate sono quelle con caratteristiche più basse, (serie 1000 e 3000) e quindi più facilmente laminabili.

• tubetti e bombole: caratteristiche meccaniche più basse (serie 1000 e 3000) e quindi più facilmente deformabili.

• cans, coperchi e barattoli: La distribuzione di bevande gassate assorbe nel 2015 più di un milione di ton/anno di lega leggera. Il barattolo deve resistere ad una pressione interna di 6 atm, deve essere sottile (costi di trasporto), prestarsi a trattamenti superficiali (pubblicità). Queste prestazioni possono venir raggiunte con l'uso di laminati in lega AlMnMg (3004) ad elevato grado di incrudimento che vengono tranciati, imbutiti e trafilati fino ad ottenere il barattolo finito. Il tappo (lega AlMg) poi viene applicato per stampaggio. Negli USA circa il 60% (40 miliardi di barattoli/anno) vengono riciclati (1¢) fornendo una fonte di approvvigionamento di metallo.

Trasporti

• Aeronautica: L'alluminio rappresenta il 40 - 60% del peso di un aereo commerciale. Usato per: laminati per strutture alari e fusoliere, forgiati per parti di carrello, piastre lavorate per basamenti, getti di alta qualità per parti in movimento, strutture di appoggio e leve, serie 2000 e 7000​.​

• trasporti terrestri: Nel campo dell' automobile si usano leghe da getto per testate, pistoni, pompe per fluidi e anche basamenti. Le ruote in Al rappresentano un risparmio di peso ma il loro costo e' ancora elevato. Si iniziano a costruire radiatori in leghe 3003, 3005 e 6063. Nei veicoli industriali si fanno ruote, pianali, serbatoi di carburante e di aria compressa, le scatole del cambio e del differenziale e le sponde. In quest'ultimo caso la penetrazione dell'alluminio e' stata particolarmente veloce e ora praticamente tutte le sponde vengono fatte in lega leggera. Altro esempio sono i cassoni ribaltabili che permettono un risparmio di peso di circa il 50%. Le leghe più usate sono quelle della serie 5000, 6000 e 7000.  Gli autobus rappresentano uno degli ultimi settori di penetrazione dell'alluminio in quanto permettono riduzione di costi di costruzione di manutenzione e possibili innovazioni stilistiche. Si usano leghe 6001, 6082 con buone caratteristiche di estrudibilità, elevate doti di finitura superficiale e di resistenza alla corrosione.

• trasporti su rotaia: treni, TGV e metropolitane, l'Al è presente da tempo sia in parti strutturali che in parti accessorie

• trasporti a fune 

• trasporti navali (mezzi militari veloci, nautica da diporto e da competizione) Si usano leghe 5052 (Mg 2.5%) per parti non strutturali e 5083 e 5086 (4% e 5% Mg rispettivamente) per le parti strutturali.

Elettrotecnica

Oggi nella distribuzione in alta tensione c'è una presenza totale di conduttori Al (lega 1570). Anche i nuovi tralicci.

Beni di consumo

Utensili da cucina e pentolame, elettrodomestici e nei vari settori sportivi come campeggio, bastoncini da sci, mazze da golf, racchette da tennis…

Leghe Alluminio-Rame (Classe 2xxx)

Il Cu aumenta il peso specifico, riduce il coefficiente di dilatazione lineare, riduce la conducibilità, peggiora la resistenza alla corrosione, ma aumenta la resistenza a trazione (500 MPa).

Possono subire trattamento termico di solubilizzazione e di invecchiamento.

• La solubilizzazione è eseguita riscaldando la lega nel campo di esistenza della fase alfa e poi raffreddandola rapidamente.

• Il successivo invecchiamento fa precipitare fasi "submicroscopiche" coerenti e semicoerenti con la matrice, accrescendo così le proprietà meccaniche della lega stessa. Hanno anche aggiunte di Mg e Mn.

Sono lege in cui si sfrutta sia la soluzione solida sia la precipitazione. L'indurimento si ha non solo per la precipitazione di CuAl2 ma anche Al2CuMg.

Sono facilmente lavorabili dalle macchine utensili perché danno, a differenza dell'Al puro, un truciolo ben tagliato.

1. Lega 2017, DURALLUMINIUM, di composizione: 4%Cu - 0,5%Mg - 0,6%Mn possiede dopo solubilizzazione un carico unitario di rottura di 178 MPa ed un allungamento percentuale del 22%. Per invecchiamento naturale la resistenza cresce rapidamente nelle prime ore e dopo 5 giorni si stabilizza su valori di 425MPa e l'allungamento rimane invariato. Si ottiene un materiale resistente e tenace come un acciaio strutturale con un peso di circa un 1/3.

2. Lega 2219 5,8/6,8% Cu - 0,2 Mn - 0,02 Mg - 0,1 Zn - 0,1 Ti ha buone caratteristiche sia ad alte che a basse T, viene infatti usata per i serbatoi dei combustibili per razzi. La presenza di elementi quali Mg e soprattutto Ge stimolano la nucleazione dei precipitati e permettono di raggiungere s di circa 500 MPa ed un e del 12% Le leghe 2XXX contenenti Cu vennero utilizzate per la prima volta nella costruzione degli zeppelin e poi degli aerei da caccia tedeschi. Queste leghe sono facilmente colabili, generalmente lo si fa in conchiglia per avere raffreddamenti rapidi. Non si può eccedere troppo con il Cu (max 8%) perché la lega infragilisce.

3. Per teste di cilindri e pistoni forgiati si usa normalmente la lega Al-Cu-Ni-Mg (4 - 2 - 0.5)

4. Lega 2618 o RR58 per il Concorde e la sua composizione è: Cu=1,9/2,7%. Si=0,1/0,25 Fe=0,1/1,3 Mg=1,3/1,8% - Zn=0.1% Ti=0,1% Ni=0,9/1,2% resiste per 50.000 ore a 120°C ad uno stress di 500 MPa. L'introduzione recente del Si ha migliorato le caratteristiche consentendone l'uso a 150°C.

5. Leghe Al-Cu-Mg per carrozzerie delle auto.

6. Le Alclad sono leghe di Al ad alta resistenza, ricoperte da uno strato di Al puro che essendo anodico rispetto la lega ne aumenta la resistenza a corrosione. (Alclad 2024 è stata la prima ad essere usata sull'aereo DC3).

Leghe Al-Cu-Li (derivano da 2xxx)

L'aggiunta di Litio per ridurre il peso dei veicoli e delle strutture aerospaziali. L'aggiunta dell' 1% di Li riduce del 3% la densità della lega ed aumenta il limite elastico del 5% e possono venir colate. Il limite di solubilità è del 4.2%, ma normalmente si usano tra 1-3 %.

Le leghe Al-Li rispetto le 2xxx e 7xxx sono:

• più leggere e rigide (7 - 12% in più)

• limite di fatica più alto

• migliore resistenza al creep

• tenacità inferiore

• subiscono stress corrosion cracking

• costano 3 - 5 volte di più

1. 2195 usata nel 1994 dalla NASA per il serbatoio dello Shuttle (3 tonnellate di peso in meno)

2. 2090, 2.7 Cu, 2.2 Li, 0.12 Zr sviluppata per sostituire la 7075  (8% più leggera e 10% più rigida)

3. 2091 2.1 Cu, 2.0 Li, 0.1 Zr per sostituire la 2024 (8% più leggera e 7% più rigida e altrettanto tenace)

4. 8090 2.45 Li, 0.12 Zr, 1.3 Cu, 0.95 Mg sviluppata per sostituire la 2024 e 2014 (10% più leggera e 11% più rigida e altrettanto tenace)

5. Weldalite 049 5.4 Cu, 1.3 Li, 0.4 Ag, 0.4 Mg, 0.14 Zr (r = 2.7 g/cm3 , E = 76 GPa, s = 700 MPa) sviluppata ai Martin Marietta Lab. (ora Loockeed) per avere leghe aerospaziali per serbatoi in pressione, saldabili. Si aggiungono piccole quantità di Zirconio che riducono la velocità di ricristallizzazione per precipitazione di Al3Zr, e il Berillio molto leggero non da precipitati coerenti.

Leghe Al-Mn (Serie 3XXX)

Non si possono invecchiare e la solubilità decresce con la T, questa lega non è induribile per precipitazione in seguito a invecchiamento in quanto non formano fasi intermedie coerenti e semicoerenti.

La limitazione è imposta dalla presenza di Fe (impurezza), essa abbassa la solubilità del Mn e fa precipitare grosse particelle di MnAl6 con riduzione di KIC. La resistenza media di queste leghe è di circa 110 MPa la presenza di Mg fa aumentare la resistenza fino a 180 MPa.

Hanno buona duttilità, resistenza alla corrosione e saldabilità', ma una resistenza meccanica modesta. Si usano per utensili, contenitori di sostanze alimentari e chimiche, serbatoi per gasolio e olio, recipienti in pressione e tubazioni.

1. 3003 (Al-Mn-Mg) con sy = 117 MPa, che possiede buona formabilità, saldabilità e resistenza alla corrosione. Con queste leghe si producono anche lattine, e barattoli (i più riciclati). Ha un tasso di riciclaggio di circa il 55%.

Leghe Al-Si (Serie 4XXX)

Non sono trattabili termicamente, hanno buona forgiabilità e basso coefficiente di espansione termica, e sono le più importanti fra quelle colabili. Infatti alle già buone caratteristiche dell'Al come metallo da fonderia, come:

• bassa T di fusione

• basso peso specifico

• trascurabile solubilità dei gas in Al

• buona finitura superficiale

1921 Il silicio diminuisce il ritiro (6.6% Al puro, 3.8% lega)

1922 diminuisce la densità (2.7 - 0.033 %Si)

1923 diminuisce a (23.5 - 0.3 %Si) 10-6

1. SILUMIN, contenente il 13% di Si (leggermente ipeutettica)

2. ANTICORODAL (2 - 6% Si) (ipoeutettica)

3. ALPAX (composizione eutettica). Generalmente le leghe Al-Si sono eutettiche o ipoeutettiche perché eventuali particelle di Si ridurrebbero la lavorabilità all'utensile. Queste leghe devono avere una struttura eutettica il più fine possibile e quindi un alta velocità di raffreddamento del getto, per ottenere la più elevata duttilità possibile.

​La lega per colata consiste di una ben calibrata composizione chimica di:

• ​silicio elemento principale

• elementi indurenti Cu, Mg, Si (se ipereutettica) la forma e la distribuzione di queste fasi è fondamentale

• elementi di modifica Na, Sr, Sn, Ca, Sb (0,005/0,015%) raffinano e modificano la forma dell'eutettico, alcuni elementi, come il fosforo, hanno un effetto deleterio. 

• Ti e B - raffinano significativamente la microstruttura e precipitano TiB2 Zn, Fe, Mn - precipitano in fasi grossolane e riducono le proprietà della lega, impediscono la liquido eutettico di riempire I vuoti delle dendriti, generando così porosità.

1. Al - Si(3/10,5%) - Cu(1,5/4,5%) con quest'ultimo che aumenta sia la lavorabilità che la resistenza meccanica.

2. A332 (Al - 12Si - 1Cu - 1Mg - 2Ni)viene utilizzata per i pistoni dei motori in quanto il Ni formando intermetallici permette una buona resistenza alle alte T.

3. A339 (Al - 17Si - 4Cu - 0,55Mg)​ viene usata per blocchi motore in quanto il Mg precipitando sotto forma di Mg2Si aumenta la resistenza all'usura. Una nuova lega ipereutettica viene attualmente sperimentata. L'obiettivo è quello di ottenere migliori prestazioni (resistenza, fatica, attrito) ad elevate T (10 milioni di cicli a 315°C). Per motori di nuova generazione con emissioni molto basse. Costa meno di 2 $/Kg. Contiene: Cu, Mg, Si, Ni, Ti, tutti elementi che danno buoni risultati, ma solo per T sotto i 200°C, l'introduzione anche di Ag migliori metodi di colata trattamenti termici migliori dovrebbero ottenere il risultato voluto.

Leghe Al-Mg (Serie 5XXX)

Il Mg forma una soluzione solida (15% a 451°C e 1% a Tamb) nonostante ciò la sua percentuale è <5% perché vi è la tendenza a formare il composto Mg5Al8 che precipitando al bordo dei grani può portare alla corrosione intergranulare. Si può ovviare al problema con Cr e Mn così da ottenere s fino a 385MPa. 

​In genere non sono trattate termicamente perché il precipitato non è coerente e soprattutto perché si vuole ottimizzare la resistenza alla corrosione. Senza estrusione si raggiungo i 200 MPa.

• più leggere dell'Al

• buona lavorabilità

• buona resistenza alla corrosione in ambiente marino

• facilmente saldabili

• facilmente colabili

• superfici lucide

1. Magnalio - Idronalio Alumag Peraluman 2-7 (dal 2 al 7% di Mg e 0.1 - 1.4 Mn).

2. Tubature di olio combustibile e di gasolio (5052, 2,5% Mg).

3. Scafi, piattaforme marine e strutture saldate (5083, 4,4% Mg).

4. Schermi, guaine di cavi e per chiodatura di componenti strutturali (trasporti) in lega di Mg (5056, 5% Mg).

Leghe Al-Mg-Si (Serie 6XXX)

Il Mg e il Si si combinano a formare un composto, il siliciuro di magnesio Mg2Si che a sua volta forma un eutettico con l'alluminio. E' la precipitazione del composto Mg2. Invecchiabili. La loro resistenza alla corrosione è più che buona e sono le più lavorabili tra quelle invecchiabili. La combinazione di colabilità, resistenza meccanica, resistenza alla corrosione, lavorabilità e formabilità, verniciabilità le rendono perfette per l'industria automobilistica, parti di aereo, canoe, mobili, tubazioni per vuoto, elementi architettonici…Si dividono in tre gruppi:

1. Mg+Si 0,8/1,2% con s = 245 MPa

2. Mg+Si =1,4% con s = 310/330 MPa

3. Mg+Si>1,4% c'e' piu' Si di quello necessario per formare Mg2Si quindi precipita anche Si

6015-T4 (1% Mg, 0.6 Si, 0.3 Cu, 0.2 Cr) ha una carico di rottura di circa 300 MPa, però ha: notevole formabilità, ridotti ritorni elastici, no distorsioni superficiali, buona saldabilità con i processi Mig e Tig per punti, buona verniciabilità: è la preferita dalle industrie automobilistiche che la impiega per le carrozzerie di autovetture sportive o di elevata qualità. Si sfrutta invece più frequentemente il basso peso nella progettazione della ruote e si ottengono riduzioni di peso anche del 30%.

Una importante convenienza che si ottiene con la scelta dell' Al sta nel fatto che, anche se la superficie viene rovinata (graffi), lo strato protettivo si rinnova immediatamente da solo. Quindi la scelta di questo materiale al posto dell’acciaio è parzialmente compensata economicamente sia dalla mancata operazione di verniciatura anticorrosiva sia dalla minore densità dell’alluminio.

Leghe Al-Zn (Classe 7XXX)

Invecchiabili in quanto la solubilità dello Zn nell'Al è elevata e precipitato è coerente (MgZn2).Ottima resistenza a trazione. In genere si usano tenori di Zn>5%. La presenza di Zr, Cr e Cu migliorano le caratteristiche meccaniche.

La suscettibilità di queste leghe alla corrosione sotto sforzo è stata minimizzata introducendo - Ag (in Germania) - aumentando il contenuto di Cu (USA) - riducendo e controllando i livelli di Si e Fe (USA) - introducendo Zr (UK). La presenza di Mn migliora la resistenza alla corrosione, il Ni migliora sia la durezza che la resistenza meccanica e chimica. Vengono usate in applicazioni che richiedono alta resistenza come nelle strutture aeronautiche/ aerospaziali.

1. Le leghe 7xxx sono state introdotte già durante la seconda guerra mondiale (Al - Zn - Mg - 7075-T6)

2. Successivamente venne brevettata la 7178-T6 usata nel Boeing 707 ma poi abbandonata per i successivi Boeing perché non sufficientemente tenace. 

3. La Germania produsse la 7079-T6 che dava migliori risultati, ma si corrodeva più velocemente

4. Negli USA a quel punto si sviluppò la 7075-T73 usata nei DC10

5. Subito dopo venne sviluppata la T76 usata nel Loockheed L1011

6. Poi la T74 per gli A6 Intruder e F-18

7. Nel 1978 la Boeing sviluppa la 7150-T6 (poi migliorata in T61) per i B-757 e 767 (adesso anche l'Airbus)

8. Il miglioramento è dovuto all'Alcoa che con la 7155-T77 e 7055-T77. Con queste leghe fondamentalmente si fa il B777 e il nuovo Airbus

Titanal (Al - Zn - Mg - Cu - Ti - Zr - Cr): Raggiunge i 690 MPa di rottura e 600 MPa di snervamento, con elevata tenacità. Usata per sci, snowboard, corone dentate di biciclette.

Leghe Al-Sc (scandio): ottime ma molto costose, 7000 euro al kg. Airbus ha sviluppato una lega Scarmalloy, usata attualmente anche dalla Mercedes di Formula1. 

TITANIO

Sviluppato per l'industria aerospaziale (buon rapporto resistenza peso specifico ad elevate T). L'alto punto di fusione del titanio (1678°C) poteva far pensare ad una buona resistenza allo scorrimento viscoso a T più elevate di quelle degli acciai. Benché' le successive ricerche abbiano rivelato che il campo di esercizio risulta in realtà più ristretto del previsto, oggi il titanio occupa una posizione di fondamentale importanza in questo settore per la buona resistenza alla fatica, al creep e per la buona tenacità alla frattura.

​L'80 - 90% del suo utilizzo è tutt'ora nell'industria aerospaziale. Le prime applicazioni di serie risalgono al 1952, quando venne usato per le palette ed i dischi del compressore del motore Pratt & Whitney J57. Inizialmente l'uso fu contenuto, a causa del costo, ma nonostante tutto si riuscì a risparmiare 200 kg.

Oggi molti componenti strutturali degli aerei vengono realizzati in lega di titanio, dal Boeing 757 al nuovo Boeing 777 (9%) agli avanzati SR-71 Blackbird (90%) e F-22 (39%) Tipiche applicazioni sono i circuiti idraulici, gli ugelli di scarico e le palette delle turbine.  Veduta in sezione di un motore a turbina a gas RR RB211. Normalmente in una turbina, il titanio e' contenuto per circa il 20 - 30% in peso.

L'alto costo e' principalmente il risultato della sua alta reattività ed affinità per i componenti interstiziali come O, N, H , C. Ciò nonostante questo metallo compete in molte aree con i più comuni materiali per le sue speciali proprietà.

Biomateriale: Queste leghe hanno una notevole resistenza alla corrosione in generale e ai fluidi corporei in particolare, questa resistenza alla corrosione è superiore a quella degli acciai inox. Questo insieme alla resistenza allo “stress corrosion”, alle proprietà meccaniche e alla tolleranza da parte dei tessuti umani ne fa un leader dei biomateriali, tanto che viene usato per la realizzazione delle protesi ossee, placche, viti, valvole cardiache…

Protesi dell’anca in titanio: La resistenza alla corrosione e' dovuta alla formazione, in presenza di acqua o aria, di un film superficiale protettivo, composto principalmente da TiO2. Questo film e' stabile in un ampio spettro di pH e T, si distrugge solo in forti condizioni riducenti e ha inoltre una straordinaria resistenza ai cloruri acquosi, solfiti, solfati, clorati, comunemente presenti nelle acque, oltre a ciò presenta una buona resistenza all'ambiente marino.

Abbondanza: La resistenza del titanio all'acqua di mare è paragonabile a quella del platino, la resistenza all'erosione è altissima. Recentemente ed in particolare modo dopo lo smembramento dell' Unione Sovietica il mercato ha potuto sfruttare le miniere dell'ex potenza mondiale e le sue tecnologie per l'estrazione del titanio, in questo modo il prezzo del titanio e' sceso, comunque rimane alto. In questo modo si sono aperte nuove strade per applicazioni meno spinte, ma di più immagine come gli occhiali, pezzi per automobili, moto, sci, mazze da golf…

Il titanio sia il quarto metallo per abbondanza sulla crosta terrestre, l' estrazione del minerale e' stata messa a punto solo recentemente e la sua produzione e' complessa. Il titanio si ricava principalmente dall' ILMENITE (FeTiO3) e dal RUTILE (TiO2). La prima e' una roccia vulcanica (S. Africa, Norvegia, Australia, Canada, Finlandia , USA), la seconda si trova in "sabbie nere" (Australia, S. Africa, India, Sri Lanka, Sierra Leone).

PROPRIETA' DEL TITANIO

Il titanio puro è polimorfo esistendo in due strutture:

•  alfa, reticolo esagonale compatto stabile fino a 882°C

•  beta, cubico a corpo centrato stabile fra 882°C e la Tf che è di 1678°C.

Le proprietà del titanio a Tamb. sono notevoli 

• densità = 4,51 g/cm3

• s y = 460 MPa e s T = 560 MPa e = 22%, HB = 200 - 220 e se viene laminato s T = 800 MPa e e = 8%

• modulo di Young = 114 GPa

• non è magnetico (sommergibili)

• Conducibilità termica = 19 W/m C

• Coefficiente di espansione termica = 8,4 x 10-6 C

Può essere laminato a freddo e si ha una riduzione fino il 90% in spessore senza l'insorgere di cricche critiche.

Tale estesa deformabilità è inusuale per i metalli EC (esagonali compatti) e ciò è attribuibile al basso rapporto c/a (1.587), ben 2.81 in meno rispetto l'1.633 ideale. Ad esempio il Magnesio ha un rapporto c/a maggiore rispetto all'ideale. Metallo c/a Deviazione dall'idealità

​Gruppo

Cd 1.886 +15.5 I

Zn 1.856 +13.6 I

Ideale 1.633 0

Mg 1.624 -0.55 II

Co 1.624 -0.55 II

Zr 1.589 -2.69 III

Ti 1.587 -2.81 III

L'alta duttilità del titanio è dovuta ai molteplici sistemi di scorrimento della struttura EC con basso c/a, infatti il piano basale (0001) è il piano di massima densità atomica ed è generalmente il piano di scorrimento per i metalli EC quali zinco, cadmio e magnesio che hanno un alto rapporto c/a. Invece per i metalli con un basso c/a tra i quali il titanio, lo scorrimento avviene comunemente sui piani prismatici {1010} e sui piani piramidali {1011} dato che il piano basale perde la caratteristica di essere quello a massima densità.

Il tipo di scorrimento dipende inoltre dalla quantità di impurezze interstiziali quali l'ossigeno e l'idrogeno, comunque sempre presenti.

A Tamb., nei cristalli con un contenuto dello 0.01% in peso di impurezze, si ha una deformazione predominante lungo i piani prismatici {1010} e lungo i piani basali, mentre alzando il tasso di impurezze (0.1%) i piani di scorrimento predominanti saranno i piramidali. 

La lavorazione del titanio non presenta particolari difficoltà rispetto a quella di altri materiali, l’unico piccolo problema nelle sue lavorazioni è legato alla bassa conducibilità termica che fa sì che il calore sviluppato durante le operazioni di taglio rimanga sulla superficie del pezzo e dell' utensile.

La mancata dispersione del calore all'interno del materiale può provocare il rinvenimento del pezzo e la smussatura dei taglienti.

1. La trasformazione polimorfica da a a b che avviene a 882°C consente di ottenere leghe con struttura a, b o miscele delle due. Analogamente a quanto si fa con gli acciai è inoltre possibile usare dei trattamenti termici per estendere il campo di esistenza delle fasi citate.

2. Il titanio è un metallo di transizione con un guscio elettronico “d” incompleto, questo gli permette di formare soluzioni solide con molti elementi sostituzionali i cui diametri atomici non differiscano dal titanio di ± 15%

3. Il titanio e le sue leghe formano soluzioni interstiziali con alcuni elementi quali ossigeno, azoto, idrogeno a T anche ben inferiori a quella di fusione.

4. Il titanio è in grado di formare sia soluzioni solide, sia composti con elementi metallici, covalenti e ionici.

Recentemente inoltre, maggio 2021, l'Agenzia europea per la sicurezza alimentare, non potendo escludere che sia genotossico, ha aggiornato oggi la sua valutazione di sicurezza su un additivo alimentare, il biossido di titanio (E 171), presente ad esempio in alimenti molto diffusi come dolci, caramelle e gomme da masticare e del quale Altroconsumo chiede da tempo il divieto.

​Tenendo conto di tutti gli studi e dei dati scientifici disponibili, l’Efsa ha concluso che il biossido di titanio non può più essere considerato sicuro come additivo alimentare. L’elemento critico per giungere a questa conclusione è che non si sono potuti escludere problemi di genotossicità (ovvero capacità di danneggiare il DNA) dopo il consumo di particelle di biossido di titanio contenute negli alimenti. È vero che l'assorbimento delle particelle di biossido di titanio è basso, tuttavia possono accumularsi nell'organismo

​Per ulteriori informazioni: EFSA e ricerca EFSA

LE LEGHE DEL TITANIO

La principale influenza degli elementi aggiunti al titanio è quella di allargare o di restringere i campi di esistenza della fase a .

a = Al, O, N, C, Ga (a stabilizzanti)

b = Mo, W. V, Ta (b stabilizzanti)

c = (diagrammi con eutettico), Cu, Mn, Cr, Fe, Ni, Co, H

Tra gli elementi stabilizzanti della fase a si ricordano principalmente l'alluminio, l'ossigeno e l'azoto. Questi elementi hanno inoltre la proprietà di produrre un indurimento della fase solida a.

I relativi diagrammi sono analoghi a quello Ti - Al  stabilizzanti della fase b sono invece altri elementi quali il vanadio, il manganese, il cromo, il ferro, il niobio, il molibdeno ed il tantalio.

I due piu' importanti sono il vanadio ed il molibdeno, cio' nonostante pur essendo il molibdeno stabilizzante migliore del vanadio e' poco usato, poiche' ha un' alta densita' e presenta problemi di segregazione nella preparazione della lega.

Nel sistema con eutettico, sotto condizioni di raffreddamento molto lente, la fase b si puo' trasformare nella fase a piu' un composto.

Gli elementi che formano questo diagramma di stato possono essere formatori rapidi o lenti. I primi, quali silicio ed il rame causano una rapida decomposizione della fase b mentre aggiungendo il cromo, il manganese, il ferro, il nichel, il cobalto si ha una decomposizione lenta. Trascurabili sono a questo proposito, l'influenza dello stagno e dello zirconio in piccole percentuali, la cui presenza e' giustificata dal fatto che essendo solubili sia nella fase a che nella fase b ne migliorano le proprieta' meccaniche.

Trattamenti termici delle leghe di Titanio: La resistenza aumenta all'aumentare del contenuto di fase b. La fase b pero' presenta caratteristiche diverse se la lega viene trattata termicamente partendo dal campo a+b o da quello b. Il massimo di resistenza si ottiene per composizioni che hanno Mf a RT mentre il minimo di resistenza per quelle che hanno Ms a RT (100% di b metastabile). Se pero' queste composizioni vengono invecchiate (decomposizione fase b) si ottengono valori molto elevati di resistenza.

LEGHE alfa

Non sono induribili con un trattamento termico, ma solo mediante soluzione solida (Al e O) e deformazione plastica a freddo.

L'elemento principale di lega è l'Al<7% limite oltre il quale i materiali non sono suscettibili di trattamento termico a caldo. L'alluminio entra in soluzione solida ed indurisce la matrice, circa 35 - 70 MPa ogni 1% di Al. Si raggiungono così i s = 700 MPa e = 20% anche a caldo.

• facilmente saldabili

• hanno una buona duttilità

• eccellente resistenza meccanica ed alla corrosione nell' intervallo 320 - 600° C.

Ossigeno e azoto sono impurezze ma contribuiscono ad aumentare la resistenza per s.s., vengono quindi controllati ma non ridotti a zero. Queste leghe vengono chiamate commercialmente CP (commercial pure Ti). 

solamente fase a fino a 2% di fase b (near a) invecchiabili (fino a 2.5% di Cu)- Ti2Cu. La lega Ti - 5Al - 2.5Sn s = 850 MPa si usa per serbatoi a basse T poiché in queste condizioni il rapporto s/r è il doppio di quello delle leghe di Al e di acciai a pari T. Questa lega tende a venir rimpiazzata da quelle del III gruppo (Ti - Cu) perché si possono formare facilmente e poi invecchiare.

Una tipica lega near a è la Ti - 11Sn – 2.25Al - 5Zr - 1Mo - 0,2Si; Lo Sn e' migliore dell' Al (s.s.) ad alte T Zr da anche s.s. Mo stabilizza la fase b Si si scioglie nella fase a e aumenta la resistenza meccanica e quella al creep La lega viene preparata per riscaldamento a 900°C e poi raffreddamento all'aria, ottenendo così una matrice di grani di a da cui nucleano e precipitano grani di b; la lega viene poi stabilizzata a 500 C.

Sono state messe in commercio nuove composizioni con 0.2% di Pd per migliorare la resistenza alla corrosione (1500 volte meglio) e altre composizioni chiamate ELI per migliorare la tenacità. 

LEGHE beta

Queste leghe hanno a T ambiente una struttura CCC, grazie alla presenza di alti tenori di elementi b stabilizzanti, in pratica a Tamb ancora non si è toccata la Ms. Sono quindi facilmente lavorabili e formabili. Nonostante percentuali elevate di vanadio e molibdeno producano una microstruttura completamente b anche a Tamb, le leghe commerciali non raggiungono questi tenori di allinganti in quanto si preferisce ottenere la struttura b mediante minori alliganti e opportuni raffreddamenti.Si possono ottenere s = 1400 - 1500 MPa.

La prima lega ad essere stata sviluppata è stata la Ti - 13V - 11Cr - 3Al che dopo la solubilizzazione a 790 C ed invecchiamento a 500 C per 48 ore raggiunge carichi unitari di resistenza di 1500 MPa. Si è visto però che non può rimanere per lungo tempo sopra i 200 C in quanto precipita TiCr2 che la infragilisce. E' stata comunque usata per alcune parti del SR-71 Blackbird (3200 km/h). Tra le nuove leghe b la Ti - 10V - 2Fe - 3Al usata per il carrello del Boeing - 777 (-270 Kg)

LEGHE a-b (beta tra 10-30%)

Struttura bifasica sono ottenibili bilanciando opportunamente la percentuale degli elementi di lega.

• La fase b, rinforzata dagli elementi b-geni, è più resistente di quella a

• La fase a è pure rinforzata dalla presenza di alluminio

La lega a+b è resistente, specialmente a caldo. Le leghe a+b possono venire ulteriormente rinforzate con una tempra seguita da un invecchiamento a temperature moderatamente elevate. Le leghe vengono riscaldate ad una temperatura alla quale c'è ancora un po' di fase a in maniera tale da non ingrossare troppo i grani. Il raffreddamento lento permette la formazione di grani equiassiali di fase a immersi nella matrice b mentre un raffreddamento veloce produce lunghi "aghi" di fase a nella matrice b.

Il trattamento termico che produce la resistenza più elevata consiste in un riscaldamento alla massima temperatura consentita dal campo di esistenza delle fasi a+b, seguito da una tempra e da un invecchiamento a circa 500 C, in questo modo precipitano composti molto duri e piccoli e le proprietà meccaniche aumentano notevolmente. Queste leghe sono le più usate fra quelle del titanio, infatti offrono resistenze elevate s = 1400 MPa e sono saldabili (con particolari accorgimenti). Usate in:

1. Ti - 6Al - 4V per palette e dischi del compressore delle turbine a gas e la raccorderia forgiata dei telai di aeroplano T = 1020 MPa, e = 13% se riscaldata a 185 °C e raffreddata all'aria s T = 1200 MPa, e = 12%

2. Ti - 8Mn per fusoliere di aereo ed elementi strutturali che operano nell'intervallo di T tra 90 e i 320°C.

Titanio puro

Ci sono sei tipi di titanio commercialmente puro (CP) ed ognuno contiene una diversa quantità di impurezze; il titanio CP “Grade 1” è il più puro.

In generale, sono solo tre le tipologie di maggior rilievo queste contengono dal 99.01% al 99.5% di titanio, più piccole quantità di Fe, C, H2, N2 ed O2. Tali elementi sono presenti normalmente in forma residuale e non hanno un effetto significativo sulle proprietà meccaniche; quindi, in senso stretto, il

titanio CP è una lega di titanio e di elementi interstiziali. Un tipo contiene da 0.15% a 0.20% di Pd per migliorare la resistenza agli ambienti debolmente

riducenti, come acido solforico ed acido cloridrico diluiti.

Il Ti non legato è utilizzato in applicazioni in cui si desidera un’ottima resistenza a corrosione ed in cui l’alta resistenza non è un fattore determinante. Nel titanio CP, inoltre, l’ O2 funziona da rinforzante controllato: la resistenza aumenta se aumenta la quantità di O2 all’interno di un range controllato, poiché troppo O2 produce un infragilimento del materiale.

LEGHE DI MAGNESIO

Il magnesio è un metallo leggero che rappresenta una valida alternativa all'alluminio grazie alla sua densità molto bassa (1,749/cm3). Tuttavia, esistono alcuni svantaggi che ne limitano l'impiego in molte applicazioni. Ad esempio, il costo del magnesio (1.49 dollari al kg di magnesio contro 0.30 dollari al kg dell'Al nel 2010) è più elevato rispetto all'alluminio, e la sua fusione è difficile da realizzare in atmosfere controllate per evitare la combustione del metallo allo stato fuso.

Inoltre, le leghe di magnesio hanno una resistenza meccanica relativamente bassa e una modesta resistenza a creep, fatica e usura, anche a causa della struttura cristallina EC che rende difficile la deformazione a temperatura ambiente. Tuttavia, grazie alla densità bassa, le leghe di magnesio sono utilizzate in diverse applicazioni aerospaziali e per la produzione di alcuni utensili per la manipolazione dei materiali.In Friuli Venezia Giulia c'è una ditta che li produce per la MotoGP. Le leghe di Mg sono utilizzate anche per i sedili delle Mercedes e Alfa Romeo, nelle Porsche e la Ford (produzione nata per battere la Ferrari alla 24 di Le Mans nel 1921). Solo la chiava per una Ferrari costa 5000 euro…

La prima “importante” applicazione commerciale delle leghe del Mg e’ stata la scatola della trasmissione delle VW “maggiolino”, la scatola pesava 17 Kg e consentiva un risparmio di ben 50 Kg rispetto allo stesso pezzo fatto in ghisa. In realta’ gia’ nel 1921 si erano usate leghe del Mg in un autovettura. Si trattava di una vettura Ford da gara in cui i pistoni erano il lega Mg e in queIl’ anno l’auto vinse la gara Indy 500. I pistoni permettevano accellerazioni e decellerazioni piu’ rapide, oltre a cio’ la riduzione di peso riduceva i consumi e quindi le fermate ai box. Oggi il sedile della Mercedes (leghe AM50 e AM20) pesa 8,4 Kg uno analogo in acciaio peserebbe 35 Kg e richiederebbe 20 - 30 operazioni di stampaggio saldatura...             Attualmente l’ Alfa 156 ha in produzione un sedile in lega AM60B che pesa solo 2.2 Kg. Nella Porsche 911 ci sono circa 53 Kg di leghe di magnesio. Alcune portiere in fase sperimentale pesano 5.9 Kg contro i 15.4 di una corrispondente in acciaio. La traversa sottopancia della Marea (sih!) pesa 3.4 Kg contro i 6.8 Kg se fatta in acciaio.

Classificazione:

 Vi sono due tipi principali di leghe di magnesio: le leghe per deformazione plastica (lamiere, lastre, profilati e forgiati) e le leghe fonderia

Le leghe di Mg vengono designate da due lettere maiuscole seguite da due o tre numeri. Le lettere indicano i due più importanti elementi di lega presenti: la prima lettera indica l'elemento in concentrazione più alta e la seconda indica l'elemento con la concentrazione immediatamente più bassa; il primo numero che segue le lettere indica la percentuale in peso dell'elemento della prima lettera (se ci sono solo due numeri) e il secondo numero indica la percentuale in peso del elemento della seconda lettera.

Proprietà e struttura: ha una struttura cristallina EC e quindi la deformazione a freddo delle leghe di Mg può essere effettuata solo parzialmente, ad elevate T nel magnesio divengono attivi alcuni piani di scorrimento oltre a quelli di base del reticolo EC, pertanto le leghe di magnesio vengono di solito deformate a caldo e non a freddo. 

• Per ottenere leghe per deformazione plastica vengono aggiunti l'Al e lo Zn, che aumentano la resistenza delle leghe di Mg attraverso il rafforzamento per soluzione solida. Inoltre l'alluminio si combina con il magnesio per formare il precipitato r. ​Invecchiamento: man mano che precipitano nel magnesio esso indurisce e sono usati per produrre leghe per impieghi ad alte T

• Per getti sono generalmente prodotte con Al e Zn

• Negli ultimi anni inoltre si aggiungono elementi che contribuiscono al rafforzamento per soluzione solida il magnesio con terre rare, principalmente il cerio o torio (radioattivi), si ottiene una struttura resistente (per elicotteri militari). Per migliorare la resistenza al creep (fino a 350°C) si utilizzano leghe al torio, si migliora anche la colabilita' e la possibilita di saldarle. La situazione migliora ancora se si aggiunge anche lo zinco.
  L'invecchiamento e' dovuto al: Mg3Th e Mg23Th6.

• Leghe Mg-Li superleggere

Lavorabilità'

Le leghe di magnesio sono facilmente lavorabili e talvolta anche a secco, ma è importante scegliere correttamente i lubrificanti per evitare reazioni indesiderate. Inoltre, se si lavora a secco con alte velocità di taglio, le particelle di truciolo possono incendiarsi, quindi è importante prendere le dovute precauzioni. L'uso di emulsioni a base di olio è spesso preferibile, anche se il riciclaggio dei trucioli diventa più problematico.

LEGHE DI NICHEL

Le leghe di nichel sono materiali che contengono nichel come elemento principale e uno o più elementi leganti. Il nichel è un metallo che ha una struttura cristallina a faccia centrata (CFC), che lo rendemolto deformabile e duttile, ma ha anche un costo abbastanza alto e un'elevata densità, che limitano il suo utilizzo in alcune applicazioni.

Leghe commerciali nichel e Monel:

il nichel di purezza commerciale, grazie ma sua buona resistenza e conducibilità elettrica, è utilizzato per componenti elettrici ed elettronici e, per la sua buona resistenza alla corrosione, è impiegato nell'industria alimentare. Il nichel e il rame sono completamente solubili l'uno nell'altro allo stato solido in tutte le concentrazioni e così vengono prodotte molte leghe di nichel e di rame rafforzate allo stato solido. La lega Monet 400 è una lega di nichel con circa il 32% di rame che ha una resistenza meccanica relativamente elevata, una buona saldabilità e una eccellente resistenza alla corrosione in molti ambienti; in tale lega r aggiunta de132% di rame rafforza il nichel e abbassa il suo costo, costando il rame meno del nichel.L'aggiunta del 3% di Al e di 0,6% di titanio aumenta la resistenza del Monet (66% Ni- 30%Cu) attraverso Y indurimento per precipitazione di NI3A1 e NI3TI.

Superleghe di nichel:

E' stata sviluppata principalmente per realizzare componenti di turbine a gas che devono essere in grado di sopportare alte T e ambienti fortemente ossidanti e resistere al creep. La maggior parte delle superleghe di nichel per deformazione plastica sono composte da 50-60% di nichel, 15-20% di cromo e 15-20% di cobalto; piccoli tenori di allumino (1-4%) e di titanio (2-4%) sono aggiunti per avere indurimento per precipitazione. Le superleghe a base di nichel sono formate principalmente da tre fasi: (1) una matrice di austenite gamma, (2) una fase precipitata di NI3AL e NI3TI chiamata gamma primaria e (3) particelle di carburi (conseguenti a1 aggiunta di circa 0,01-0,04% di carbonio). La gamma primaria fornisce a queste leghe resistenza meccanica e stabilità alle alte temperature, mentre i carburi stabilizzano i bordi di grano alle alte temperature.

LEGHE DI RAME

Le leghe di rame sono materiali che contengono rame come elemento principale e uno o più elementi leganti. Il contenuto di rame e gli elementi leganti variano in base alle specifiche esigenze dell'applicazione. Le leghe di rame sono comunemente utilizzate in una vasta gamma di applicazioni a causa delle loro proprietà meccaniche, elettriche e termiche. Le leghe di rame vengono utilizzate in una vasta gamma di applicazioni, come la produzione di tubi per l'industria idraulica e di gas, di elettrodi per la saldatura, di componenti per l'industria elettronica, di monete e di gioielli. Inoltre, le leghe di rame vengono utilizzate in diverse applicazioni industriali, come la produzione di componenti per il settore automobilistico e la produzione di parti per l'industria aerospaziale.

Le leghe di rame vengono classificate in base al contenuto di rame e all'elemento legante. Ad esempio, la più comune è il rame-zinco (ottone), che contiene circa il 60% di rame e il 40% di zinco. Altre leghe di rame comuni includono il bronzo (rame-stagno), il fosforo-rame (rame-fosforo) e il rame-nichel.

• La più comune lega di rame è l'ottone, che è una lega di rame e zinco. Ha una vasta gamma di applicazioni, tra cui la produzione di tubi per l'industria idraulica e di gas, di componenti per l'industria elettronica, di elettrodi per la saldatura, di monete e di gioielli. E' molto resistente alla corrosione e ha una buona conducibilità termica ed elettrica.

• Un'altra lega di rame comune è il bronzo, che è una lega di rame e stagno. E' noto per la sua resistenza alla corrosione e alla deformazione, ed è comunemente utilizzato nella produzione di parti per l'industria aerospaziale, di attrezzi musicali, di statue e di oggetti d'arte.

• Il rame-fosforo è un'altra lega di rame comune, che viene utilizzata principalmente nella produzione di scambiatori di calore e di tubi per la refrigerazione. Ha una buona resistenza alla corrosione e alla deformazione, ed è noto per la sua eccellente conducibilità termica ed elettrica.

• Il rame-nichel è un'altra lega di rame che viene utilizzata principalmente nell'industria elettronica, grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione e alla deformazione e alla sua alta conducibilità termica ed elettrica.