Projekti / Programi
Fizika in kemija površin kovinskih materialov
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 2.09.00 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
| P250 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: struktura, termične in mehanske lastnosti, kristalografija, fazno ravnovesje |
površine in mejne površine kovin, segregacija, ultratanke segregirane in deponirane plasti na površinah prehodnih kovin, mikrostruktura, nanostrukturirane površine, mikrotekstura, mehanizem precipitacije karbidov, strukturna krhkost nerjavnih jekel, tehnologije površin, metalurške prevleke, degradacija materialov, biokorozija, modeliranje mikrostrukture in mikroteksture
Raziskovalci (20)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalni program FIZIKA IN KEMIJA POVRŠIN KOVINSKIH MATERIALOV obsega študij atomske zgradbe in kemijske sestave površin in eksperimentalne raziskave lastnosti kovinskih materialov s ciljem razumevanja zveze med strukturo, sestavo in lastnostmi. Program dela združuje več raziskovalnih področij, ki jih povezujejo raziskave površin. Programska skupina izvaja usmerjene temeljne in aplikativne raziskave in je obenem močno vpeta v slovensko industrijo in energetiko.
1 "Inženirstvo mejnih površin zrn in nanostrukture" obravnava
(1)Modelne raziskave segregacije elementov nečistoč na površini monokristalov FeSi,
(2)Kinetika in termodinamika ravnovesne segregacije Cu, Cr, Sb, Se, Sn, As na polikristalnih zlitinah FeSi in študij vpliva na magnetne lastnosti;
(3)Raziskave pojavov relaksacije in rekonstrukcije površine in oblikovanja mikroteksture.
(4)Koncept inženirstva mejnih površin zrn (grain boundary engineering) zlitin na osnovi Fe.
(5)Raziskave struktur na mejah zrn in disorientacije zrn v polikristalnih materialih, mikrokemija na prostih površinah nastanek karbidnih izločkov na mejnih površinah NiCrMo jekel; modeliranje mikro- nanostrukture, raziskave vpliva deformacije na kinetiko rasti in sestavo karbidnih izločkov; ta tematika bo obravnavana v STRP 6OP, SPARK, ki ga bo IMT koordiniral
(6) Raziskave segregacije P na površini in mejah zrn; le-ta pri kovinskih konstrukcijskih materialih povzroča krhkost, ki lahko privede do industrijskih havarij, (7) Raziskave mehanizma začetnih faz oksidacije In, Sn in InSn, nanesenih na različnih podlagah »in situ« v analizni posodi AE spektrometra, kinetika in termodinamika disociacije nastalih oksidov na tekoči InSn zlitini ter študij vpliva podlage
(8) Raziskave površin in prevlek nanokristaliničnih prahov za uporabo v visokofrekvenčnem področju;
2. Korelacija med procesi v trdnih zlitinah na površinah in mejnih površinah in njihovimi mehanskimi in fizikalnimi lastnostmi
(1)Strukturna krhkost v nerjavnih FeNiCrMo zlitinah z dvofazno strukturo s ciljem razumevanja spinodalne razgradnje trdne raztopine v feritu in vplivu na mehanske lastnosti. Vzporedno poteka tudi razvoj v svetu nove metodike določitve kinetike in stopnje spinodalne razgradnje na osnovi meritev koercitivnosti.
(2)Raziskava vzrokov za povišanje prehodne temperature jekla po varjenju v jeklu s finozrnato mikrostrukturo vrste Niomol 490K, ki je bil uporabljen na priporočilo IMT pri gradnji rezervoarja v Serminu.
(3)raziskava mehanizma povišanja prehodne temperature jekla pri staranem konstrukcijskem jeklu
(4) raziskava narave procesov preloma konstrukcijskih jekel pri Charpy preizkusu v področje popolne duktilnosti in mešane duktilno krhke propagacije razpoke. (5)Razvoj nove tehnologije valjanja visokotrdnih konstrukcijskih jekel
3 Tehnika površin in aplikacija v slovensko orodjarstvo. Vakuumsko toplotno obdelanim industrijskim orodjem ter delom strojev in naprav, ki so podvrženi različnim oblikam obrabe, se lastnosti pri uporabi močno izboljšajo z utrditvijo površine. Program dela na področju modifikacije in prekrivanja površin jekel za delo v vročem, za delo v hladnem in hitroreznih jekel obsega:
(1)Optimiranje različnih vrst nitridnih plasti z ozirom na aplikacijo. Karakterizacija mikrostrukturnih, mehanskih in triboloških lastnosti nitridnih plasti;
(2) Optimiranje dvo in več plastnih prevlek z nosilno nitridno plastjo pri orodjih za delo v vročem;
(3) Karakterizacija mikrostrukturnih, mehanskih in triboloških lastnosti dvo in več plastnih prevlek z nosilno nitrirdno plastjo;
(4)Razvoj postopka, pri katerem lahko postopek nitriranja združimo s postopkom popuščanja, če je v postopek toplotne obdelave orodnega jekla vključen tudi proces podhlajevanja v tekočem dušiku. Karakterizacija mikrostrukturnih, mehanskih in triboloških lastnosti tako izdelanih nitridnih plasti. Pričakovani rezultati na področju hitroreznih jekel bodo tudi patentirani.
4. Degrad
Pomen za razvoj znanosti
Temeljne raziskave površin in mejnih površin kovinskih materialov ter nanostruktruiranih materialov so razjasnile nekatere fizikalno kemijske pojave, ki so ključni za nadaljnje procese kot so rekristalizacija, oksidacija, korozija, oblikovanje nano in mikrostrukture in mikroteksture, ki odločilno vplivajo na mehanske in fizikalne lastnosti kovinskih materialov. Segregacija površinsko aktivnih elementov S, P, C, Sb, Sn, Se na monokristalnih in polikristalnih materialih inducirajo proces relaksacije in rekonstrukcije površine in vpliva na lastnosti materialov smo eksperimentalno dokazali v raziskavah, ki predstavljajo osnovo za razvoj novih metastabilnih materialov. Iz te tematike je v zaključi fazi doktorsko delo mlade raziskovalke. Z modernimi raziskovalnimi metodami FE-AES, HR-TEM, FE-SEM ter EBSD smo delno razložili nastanek in kinetiko karbidnih izločkov in posredno tvorbe mreže izločkov na kinetiko sekundarnega lezenja v jeklih za uporabo v termoenergetiki. Za kvantitativno FE-AES in XPS analizo ultratankih segregiranih plasti in tudi za začetne faze oksidnih plasti smo pripravili vrsto standardov, ki jih v svetovnih bazah podatkov ni. Raziskave korelacije med procesi v trdnih zlitinah predvsem nerjavnih jeklih NiCrMo in njihovimi mehanskimi in fizikalnimi lastnostmi so prispevale k svetovnem znanju in aplikacijam v termo in nuklearni energetiki, kar je vodilo do uspešnega sodelovanja s CEA v Sacleju Francija. Raziskave modeliranja mikrostrukture, ki temeljijo na lastni bazi podatkov pomembne tudi za razvoj znanosti v širšem, svetovnem merilu. Raziskave mikroteksture materialov z EBSD metodo so nam omogočile vključitev v "Network for electron back-scatter difraction (EBSD) development and its application to materials research" obetamo si, da bodo naši rezultati pomembno doprinesli k razvoju novih naprednih materialov tudi na področju načrtovanja procesov na mejah zrn (grain boundary engineering) Raziskave vakuumske toplotne obdelave orodnih jekel v povezavi s podhlajevanjem, ki omogoča zmanjšanje zaostalega avstenita in izboljšanje mehanskih lastnosti je zelo pomembno v širšem evropskem smislu. Nove difuzijske večplastne (ang. multi layer) prevleke v kombinaciji s trdimi PACVD prevlekami predvidevamo da bodo tudi pomembne za širšo svetovno javnost tako na znanstvenem kot aplikativnem področju. Z raziskavami mejnih površin med prevleko in substratom kot tudi površin organskih materialov v okviru projekta AMBIO iz 6 OP se nam je odprlo povsem novo interdisciplinarno področje, ki vključuje raziskave novih materialov kovina /polimer / kompoziti ter študij površinske rekonstrukcije, kar je osnova nanostrukturiranih materialov. Novo področje raziskav je karakterizacija površine polimernih plasti. Raziskave korelacije med procesi v trdnih zlitinah predvsem v nerjavnih jeklih NiCrMo njihovimi mehanskimi in fizikalnimi lastnostmi bodo prispevale k svetovnemu znanju in aplikacijam v termo in nuklearni energetiki. Raziskave modeliranja mikrostrukture, ki temeljijo na lastni bazi podatkov, bodo pomembne za razvoj znanosti v širšem, svetovnem merilu. Rezultati raziskave nanašanja trdih večplastnih PACVD prevlek na HSLA jekla z difuzijsko nitrirano plastjo (predhodno obdelava jekla z nitriranjem v plazmi) so že prispevala nova spoznanja v povezavi z nanomateriali (dodajni kompozitni material) in nanotehnologijo v nadaljevanju raziskovalnega programa pa predvidevamo razjasnitev zveze med difuzijo zlitinskih elementov kompozitnega materiala, difuzijo dušika in tvorbo nitridov.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati raziskav in aplikacija le-teh v slovensko industrijo (jeklarstvo, proizvodnja in predelava aluminija, orodjarstvo itd ) in energetiko so doprinesli k povečanju dodane vrednosti, ohranjanju števila delovnih mest in k izboljšanju družbeno-ekonomskega razvoja Slovenije kot tudi omogočili prenos znanja v države zahodnega Balkana. Predlagani program je bil za Slovenijo izrednega pomena, inženirstvo procesov na mejah zrn omogoča izdelavo naprednih kovinskih materialov s ciljnimi, načrtovanimi lastnostmi. Rezultati raziskovanja strukturne krhkosti Fe zlitine z Ni, Cr in Mo in odpornosti zvarov jekel za uporabo pri povišani temperaturi so pomembni, ker so zanesljiva strokovna podlaga za napoved stanja oziroma uporabne dobe kovinskih materialov v Nuklearni elektrarni Krško in v termoelektrarnah ter za racionalno zamenjavo delov, ki bi lahko zmanjšali zanesljivost proizvodnje energije. Slovensko orodjarstvo, je pridobilo kakovostno vakuumsko toplotno obdelana orodja ter orodja katerih površine so zaščitene s trdimi več plastnimi prevlekami izdelanimi s plazemskimi tehnologijami, PACVD, kar zagotavlja, daljšo dobo trajanja in na obrabo odporne prevleke površin ter v nadaljevanju depozicijo teh plasti na večja orodja pri uporabnikih.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
