Projekti / Programi
Kovinski materiali in tehnologije
01. januar 2018
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Metalurgija, metalurški procesi, jeklo, aluminij, Ni-superzlitine, zlitine z visoko entropijo, mikrostruktura, nekovinski vključki, nano-delci, obraba, lezenje, utrujanje, toplotne obdelave, podhlajevanje, dodajne tehnologije, modeliranje
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
18. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
350 |
5.671 |
4.964 |
14,18 |
| Scopus |
382 |
6.750 |
5.908 |
15,47 |
Raziskovalci (14)
Organizacije (1)
Povzetek
Zaradi nenehnega povečevanja zahtev je na področju kovinskih materialov vseskozi prisotna potreba po razvoju boljših, lažjih, cenejših materialov in tehnologij. Razvojni trendi v metalurgiji so trenutno usmerjeni v računalniško podprto načrtovanje novih zlitin po meri, v razvoj kovinskih materialov z nano-modificirano mikrostrukturo ter superiornimi lastnostmi za različna področja in namene uporabe, kakor tudi v razvoj energetsko učinkovitejših in okolju prijaznih naprednih kovinskih materialov. Raziskave, ki predstavljajo tudi izhodišče predlaganega nadaljevanja raziskovalnega programa, temeljijo na preučevanju in poznavanju termodinamike in kinetike procesov v staljenem in trdnem stanju, poznavanju difuzijskih procesov, faznih premen pri toplotni obdelavi, mehanizmov statične in dinamične rekristalizacije, korelacij med mikrostrukturo in doseženimi lastnostmi ter razvoju simulacijskih modelov.
Vizija programa sledi svetovnim trendom razvoja novih, bolj čistih in okolju prijaznih kovinskih materialov in metalurških tehnologij, ki nenazadnje omogočajo tudi boljše izkoristke manj kakovostnih in sekundarnih surovin. Še posebej je namen ustvariti nova znanja s področij metalurškega procesiranja, strjevanja in lastnosti novih kovinskih materialov, s poudarkom na večji čistoči materialov in tehnologij. Razsikovalne vsebine in cilji programa bodo sledili dosedanjim usmeritvam programa in tako zajemali raziskave naprednih metalurških postopkov, študijo izvora, tipa in vrste nekovinskih vključkov v jeklu ter obvladovanje procesa nastajanja nekovinskih vključkov z namenom razvoja bolj čistih jekel in doseganja posebnih lastnosti. Na področju orodnih jekel bodo raziskave usmerjene na temeljno študijo vpliva specialnih toplotnih obdelav, kot je podhlajevanje, na razvoj mikrostrukture ter vpliva posameznih elementov mikrostrukture na obrabno obstojnost. V energetskem sektorju bo glavni poudarek na modificiranju mikrostrukture jekel na nano nivoju za doseganje superiornih dinamičnih lastnosti in odpornosti na lezenje ter določitvi vpliva nano modificiranja mikrostrukture na procese lezenja. Med zlitinami bo poudarek na razvoju novih vrst zlitin z visoko entropijo, ki omogočajo doseganje povsem specifičnih kombinacij lastnosti, nedosegljivih po sedaj uveljavljenih postopkih, ter na poglabljanju znanja o procesih izdelave, predelave in toplotne obdelave nikljevih superzlitin in maraging jekel s poudarkom na disperzijskem utrjevanju z intermetalnimi fazami. Področje tehnologij bo usmerjeno na sistematično analizo mikrostruktur izdelanih z 3D dodajnimi tehnologijami in določitvijo razmerij med procesnimi parametri, kvazistatičnimi lastnosti in 3D-mikrostrukturami. Pridobljeni eksperimentalni rezultati in teoretična dognanja pa bodo služili za izdelavo ekspertnih orodij za avtomatsko analizo vključkov ter postavitev modelov za simuliranje in analizo vroče preoblikovalnosti, procesov ogrevanja in procesov lezenja.
Pomen za razvoj znanosti
Glavni doprinos predlaganega raziskovalnega programa na razvoj znanosti bo v pridobljenem novem temeljnem znanju s področij metalurškega procesiranja, strjevanja in lastnosti novih kovinskih materialov, s poudarkom na večji čistoči materialov in tehnologij. Raziskave bodo omogočile pojasnitev razvoja mikrostrukture in nanostrukture v kompleksnih metalurških in termomehanskih postopkih ter postopkih toplotne obdelave. Raziskovalno delo bo s poglobljenim poznavanjem in razumevanjem termodinamike in kinetike procesov v staljenem in trdnem stanju, difuzijskih procesov, faznih premen pri toplotni obdelavi, mehanizmov statične in dinamične rekristalizacije, korelacij med mikrostrukturo in lastnosmi ter vpliva vključkov, omogočilo kvalitativni preskok pri razvoju novih, bolj čistih kovinskih materialov in metalurških ter jeklarskih tehnologij. To bo omogočilo tudi boljše izkoristke manj kakovostnih in sekundarnih surovin, kot so na primer slabše kvalitete jeklenega odpadka, sekundarnega aluminija in žlindre. S pojasnitvijo vplivnih mehanizmov nano-precipitatov in izdelave nano-modificirane mikrostrukture na dinamične lastnosti in odpornost na lezenje bo omogočen razvoj nove generacije visoko trdnostnih jekel, ter jekel in zlitin za najbolj zahtevne visokotemperaturne aplikacije, spoznanja o dogajanjih na faznih mejah pa razlago mehanizmov in postavitev modelov. Rezultati na področju vpliva karbidnih izločkov in elementov mikrostrukture na obrabne mehanizme in proces lezenja bodo poleg izvirnih znanstvenih dosežkov omogočili natančno načrtovanje mikrostrukture za specifične kontaktne pogoje ter napovedovanje zanesljivosti delovanja kritičnih komponent v energetskih objektih. Zelo pomemben doprinos bo predstavljalo tudi razumevanje korelacij med procesnimi parametri, kvazistatičnimi lastnosti in 3D-mikrostrukturami izdelanimi s pomočjo dodajnih tehnologij.
Rezultati znanstvenega dela bodo v obliki patentov, znanstvenih prispevkov na mednarodnih konferencah in objav v mednarodno priznanih revijah prispevali v mednarodno zakladnico znanja s področja procesiranja novih, okolju prijaznejših in energetsko učinkovitejših kovinskih materialov. Pridobljeno znanje bo prispevalo tudi k uresničevanju Evrospkih zahtev po zmanjšani porabi energije, nižji stopnji emisij in onesnaževanja ter večji učinkovitosti procesiranja in predelave materialov. Znanstvene ugotovitve se bodo odražale tudi v praktični uporabi pridobljenega znanja, kar bo zajemalo razvoj bolj čistih jekel, razvoj nove generacije visoko trdnostnih jekel, specializiranih orodnih jekel, jekel odpornih na lezenje in zlitin namenjenih delovanju v najzahtevnejših visoko-temperaturnih pogojih, načrtovanje procesov predelave in toplotne obdelave novih jekel ter napovedovanje življenjske dobe kritičnih elementov v termoenergetskih napravah.
Pomen za razvoj Slovenije
Slovenska metalurgija in kovinsko-predelovalna industrija imata dolgoletno tradicijo v slovenskem prostoru. Predstavljata pomemben delež v BDP in pomemben izvozni segment. Gospodarske družbe na tem področju so v letu 2013 ustvarile skoraj 9 milijarde € čistih prihodkov in zaposlovale 64.000 ljudi, dodana vrednost na zaposlenega je v povprečju znašala 35.000 €, delež prodaje na tujih trgih pa skoraj 70%. Dejstvo, da obseg proizvodnje jekla in aluminija v Sloveniji narašča jasno kaže pomen in relevantnost programske skupine, ki z znanjem in izkušnjami podpira tri glavne slovenske jeklarne (Acroni, Štore Steel, Metal Ravne), proizvajalce aluminija (Impol, Talum), kakor tudi ostala podjetja, ki so aktivna v metalurških in kovinsko-predelovalnih panogah. Raziskovalna skupina z znanjem in rezultati usmerjenih temeljnih raziskav nenehno prispeva k razvoju in ohranjanju panoge v našem in svetovnem prostoru, preko aplikativnih projektov pa skrbi za hiter prenos novega znanja v industrijo.
Trgi danes zahtevajo čistejše materiale z boljšimi lastnostmi za nižjo ceno. To je mogoče zagotavljati le z usmerjenimi raziskavami in razvojem izdelkov in tehnologij, ki bodo lahko zadostili naraščajočim potrebam na trajnosten način. Naš cilj je razvoj bolj čistih jekel, razvoj novih visoko-trdnostnih jekel in aluminijevih zlitin, specialnih orodnih jekel, jekel in zlitin za najzahtevnejše visoko-temperaturne aplikacije ter razumevanje procesov procesiranja, predelave, obdelave in obnašanja naprednih kovinskih materialov. Predlagane temeljne raziskave bodo poleg razvoja novih materialov omogočile nadaljnji razvoj metalurške stroke, osvojitev dobrih inženirskih praks in možnosti dobrega sodelovanja raziskovalne sfere z industrijo. S predstavitvijo rezultatov znanstveno raziskovalnega dela na mednarodnih konferencah in simpozijih bo programska skupina pripomogla k mednarodni razpoznavnosti Inštituta za kovinske materiale in tehnologije, slovenske industrije in Slovenije same. Z mentorstvom in vključenostjo članov programske skupine v Mednarodno podiplomsko šolo Jožefa Stefana, Univerzo v Ljubljani in Univerzo v Novi Gorici pa prenašala pridobljeno temeljno znanje na novo generacijo inženirjev in raziskovalcev.
Predlagano nadaljevanje raziskovalnega programa daje poudarek raziskovalnim področjem, ki imajo visoko relevanco v slovenski metalurški industriji, hkrati pa predstavljajo temelj za razvoj novih, energetsko bolj učinkovitih in okolju prijaznih kovinskih materialov in tehnologij. Slovenija je majhen država z zgolj 35% lastne proizvodnje energije in brez naravnih surovin, zaradi česar je zmanjševanje porabe energije in surovin izredno pomembno. Po drugi strani razvoj novih, čistejših kovinskih materialov z boljšimi in aplikaciji prilagojenimi lastnostmi predstavlja nujen pogoj za ohranjanje konkurenčnosti slovenskega gospodarstva.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
