Projekti / Programi
Fizika in kemija mejnih površin nanostrukturiranih kovinskih materialov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.02 |
Tehnika |
Materiali |
Kovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
nanostrukturirani kovinski materiali, mejne površine, karakterizacija nanostruktur, površinska segregacija, segregacija po mejah zrn, P, deformacija, tekstura, rekonstrukcija površine -nanostrukturiranje, neorientirana elektro pločevina, permeabilnost, vatne izgube, visokotrdnostna vzmetna jekla, karakterizacija mejnih plasti polimer kovina, PACVD deponirane TiN plasti, preprčevanje biološkega nalaganja na kovinah Augerjeva elektronska spektroskopija na poljskko jakost (FE-AES), rentgenska fotoelektronska spektroskopija (XPS); Vrstična elektronska mikroskopija na poljsko jakost (FE-SEM), Energijsko disperzijska spektroskopija (EDS)valovno disperzijska spektroskopija (WDS); uklon povratno sipanih elektronov (EBSD);visokoločljiva presevna elektronska mikroskopija (HR-TEM), Vrstična presevna elektronska mikroskopija, opremljena z EDS analitsko tehniko"
Raziskovalci (16)
Organizacije (3)
Povzetek
V okviru projekta bomo razvili metodologije za karakterizacijo nanostrukturiranih kovinskih materialov in mejnih površin le-teh na nano in atomski skali. Projekt je sestavljen iz treh tematik
Prva tematika obravnava karakterizacijo mejnih plasti nanostrukturiranih prevlek za preprečevanje biološkega nalaganja v vodnem okolju. Predmet raziskav so mejne površine med prevleko in substratom. Preiskovali bomo nanostrukturirane polimerne plasti, ITO plasti in PACVD TiN in SiOx plasti na steklu, siliciju, na jeklu in titanu. Uporabili bomo XPS metodo in jo opremili z ionsko puško C60, v nekaterih primerih bomo uporabili FE-AES ter visokoločljivi presevni elektrornski mikroskop HRTEM in vrstični presevni elektronski mikroskop STEM.
Nanostrukturirane površine FeSi zlitin z 2,8 in 3,0% Si bomo raziskali z metodami za površinsko analizo FE-AES in SAM in situ v analizni posodi Augerjevega spektrometra v temperaturnem področju od 600 do 800oC ter s HR TEM in STEM metodami. Sistematsko bomo raziskali vpliv ravnotežne segregacije P na površini in na mejah zrn ter študirali vpliv na oblikovanje teksture in na končne elektromagnetne lastnosti.
V tretjem sklopu bomo razvili metodologijo za raziskave dislokacijskih podstruktur avstenita in martenzita v zlitini 51CrMoV4, ki se uporablja za visoko trdnostne vzmeti v avtomobilski industriji. Raziskali bomo segregacije nečistoč po mejah zrn, faz in vključkov. Termodinamična simulacija vpliva mikrolegiranih elementov nam bo omogočila razvoj nove zlitine za visokotrdnostne vzmeti.
Pomen za razvoj znanosti
V okviru projekta smo razvili in ali osvojili nove metodologije za karakterizacijo nanostrukturiranih kovinskih materialov in mejnih površin na nano in atomski skali. Projekt sestoji iz treh tematik in sicer prva obravnava karakterizacijo mejnih plasti (interface) nanostrukturiranih prevlek, ki se uporabljajo za preprečevanje biološkega nalaganja v vodnem okolju. Predmet raziskav so bile mejne površine med nanostrukturirano prevleko in podlago, substratom. Za karakterizacijo tovrstnih plasti smo razvili novo eksperimentalno metodo za pripravo vzorcev. Za študij mejne plasti med npr. mehko polimerrno prevleko in trdo podlago smo uvedli in osvojili novo eksperimentalno tehniko priprave vzorcev, ki je prej v slovenskem prostoru ni bilo. Vzorec režemo in poliramo obenem s snopom Ar ionov in nabavili opremo (ion cross section polisher). Nadalje smo razvili novo tehniko, ki nam je omogočila študij debelejših prevlek z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo XPS.
Druga tematika obravnava karakterizacijo nanostrukturiranih površin FeSi2 zlitin. Raziskali smo adsorbcijo P "in situ" v analizni posodi Augerjevega spektrometra v temperaturnem področju od 600 do 850oC v okolju ultravisokega vakuuma na polikristalnih zlitinah in na osnovni površini monokristala Fe(110), kateremu je bil dodano 0.05% selena. Selen je površinsko aktivni element, ki pri povišanih temperaturah segregira na površino in povzroči rekonstrukcijo površine-facetiranje. Na IMT smo razvili eksperimentalnoa tehniko za meritve ravnotežne segregacije "in situ" in za določanje mehanizma in kinetike segregacije. Pojav facetiranja smo v okviru doktorskega dela Ionsko modificirane površine na nano skali in primerjali s pojavom nastanka riplov pri nižjih temperaturah in z uporabo ionskega snopa. Odprlo se je novo področje raziskav nanostrukturiranja površin z porabo ionskega snopa, ki je obetaven in cenejši proces kot nanolitografija
Tretja tematika je zanimiva za podjetje Štore Steel, ki je proizvajalec jekla za visokotrdnostne vzmeti. Poleg omenjenga so nekovinski vključki v jeklu merodajni za kakovost jekla in posredno vzmeti. Zato je bila v okviru diplomskega dela Primerjalna analiza zlitine 51CrV4 in strukturiranje rezultatov izdelana nova metodologija za določanje vsebosti nekovinskih vključkov in za prostorsko porazdelitev le-teh, kar predstavlja popolnoma nov pristop saj v nam dostopni literaturi tega nismo zasledili. V izdelavi je tudi doktorsko delo "Karakterizacija in modeliranje mikrostrukture vzmetnih jekel z uporabo genetskega algoritma" v okviru Nanoznanosti in nanotehnologije -Napredni kovinski materiali , ki jo izvaja ta skuapj IJS in IMT na Mednarodni šoli Jožef Stefan
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati razvoja novih metodologij in eksperimentalnih tehnik za karakterizacijo kovinskih materialov in kompozitov na atomski skali ter implementacija le-teh v slovenski prostor je zelo pomembno tako za razvoj slovenske znanosti in raziskav kot tudi za implementacijo v mala in srednja podjetja ter zavode.
Rezultati prvega sklopa raziskav bodo vplivali na razvoj novih nanostrukturiranih površin prevlek za preprečevanje biološkega nalaganja v vodnem okolju, vplivali bodo tudi na slovensko gospodarstvo, razvoj PACVD prevlek, premazov in barv ter aplikacija na ladijkso pločevino slovenskega proizvajalca
Rezultati drugega sklopa so pomembni tako za za podjetje ACRONI, ki je proizvajalec neorientirane elektro pločevine, zlitine FeSi2 kot tudi za proizvajalce nanastrukturiranih površin z ionskim snopom, mogoče nadomestilo za nanolitografske postopke in za podjetje LPKF, ki lahko v bodoče površino strukturia z ablacijo z laserskim žarkom.
Rezultati tretjega sklopa raziskav pa so izredno pomembni za proizvajalca vzmetnih jekel za izdelavo visokotrdnostnih vzmeti za avtomobilsko industrijo. Posebno pomemben je model prostorske porazdelitve nekovinskih vključkov v vzmetnem jeklu, ki kaže na soodvsnost z mehanskimi lastnostmi
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
