Projekti / Programi
Kovinski materiali in tehnologije
01. januar 2009
- 31. december 2012
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T450 |
Tehnološke vede |
Kovinska tehnologija, metalurgija, kovinski izdelki |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Termodinamika in kinetika procesov v tekočem in trdnem stanju, konstitucija sistemov, taljenje, rafinacija, ulivanje, metalurgija prahov, kompoziti s kovinsko osnovo, kovinska stekla, intermetalne zlitine, vroča in hladna predelava, termomehanska obdelava, toplotna obdelava, mehanske lastnosti, preostala življenjska doba, toplotna tehnika, modeliranje in procesiranje, sekundarne surovine in recikliranje, ekologija, izdelava programske opreme.
Raziskovalci (10)
Organizacije (1)
Povzetek
V svetu in pri nas so in bodo kovinski materiali pretežno uporabljani materiali, ki pri nas direktno ali indirektno predstavljajo pomemben delež realizacije in izvoza. Zaradi ekonomskih, energijskih in ekoloških razlogov lahko samo z novimi osnovnimi znanji in spoznavanji povezanih fizikalno-kemičnih dogajanj: kemična sestava, talina, strjevanje, termomehanska predelava, toplotna obdelava, toplotna tehnika, modeliranje in procesiranje, razvijamo boljše ter cenejše materiale in tehnologije. Programska skupina je izvajala usmerjene temeljne in aplikativne raziskave na področju kovinskih materialov, poleg tega pa smo pripomogli k uspešnejši realizaciji mednarodnih projektov EU ter sodelovali v projektih bilateralnega sodelovanja in prispevali ter pridobili novo znanje, kar so tudi naše osnove programa za naslednje programsko obdobje.
- Študij nerjavnih jekel s povišanim dušikom temelji na razvoju lastnega računalniško podprtega termodinamičnega modela GPRO, ki je uporaben tudi za študij kompleksnih reakcij v plinskem stanju ter večkomponentnih sistemih žlinder, s ciljem tehnološkega in ekološkega optimiranja postopkov.
- Uvajanje novih pristopov iz teorije sistemov za modeliranje in simulacijo ogrevnih procesov. Razvoj algoritmov ki temeljijo na metodi Monte Carlo za obravnavo toplotnega sevanja v sistemu dimni plin-stena peči-vložek. Razvoj in implementacija simulacijskih modelov ogrevnih procesov, delujočih v realnem času, na realnih objektih in njihovo vrednotenje s pomočjo meritev. Razvoj novih načinov zgorevanja z visokim izkoristkom. Cilj je zagotoviti boljši nadzor nad procesi ogrevanja, zmanjšanje porabe energije in emisije toplogrednih plinov ter izboljšanje kvalitete ogrevanja materiala.
- Kompleksni nitridi intermetalnih zlitin na osnovi aluminija, niklja, titana in železa so obetajoči materiali za utrjevanje površin, kar kaže na možnost nove uporabe v agresivnih okoljih.
- Raziskave ternernega sistema Cu-Pd-Zn bomo razširili na študij kvaternernega sistema Ag-Cu-Pd-Zn. S termodinamiko in kinetiko bomo preverili in izdelali izotermna preseka pri 700 stC in 350 st C pri konstantni koncentraciji cinka, ter določili vpliv cinka na stabilnost in sestavo intermetalne faze CuPd pri temperaturah nad 600 st C. Rezultati so temeljni in omogočajo nadaljno aplikacijo.
-S študijem vpliva dejavnikov na litine železa s posebnimi lastnostmi bomo raziskovali vpliv koncentracije elementov (C, Si, Mn, Cr, Ni, W) na temperature premen v trdnem stanju in fizikalno-kemijske lastnosti novih zlitin.
-Študij termodinamike in kinetike izločevalnega in disperzijskega utrjevanja zlitin in kompozitov bo omogočili pridobitev novih spoznanj.
- Študij dogajanj med vakuumskim sintranjem kompozitnih orodnih, nejavnih in hitroreznih jekel z dodatkom trdih in mehkih faz in nadgradnja računalniško podprtega sistema za kvazistatično in dinamično kompaktiranje kovinskih prahov bo omogočil nove vrste kvalitetnejših atomiziranih prahov in natančen vpogled v osnove dogajanj med zgoščevanjem.
- Študij izdelave masivnega kovinska stekla zlitin tipa Fe-P-B-Si in Fe-(Al,Ga)-P-B-(C)-Si, ki imajo mehkomagnetne lastnosti.
- Študij vpliva struktur in sekundarnih faz na uporabnost standardnih postopkov za oceno lomno-mehanskih lastnosti materialov, intermetalnih spojin ter drugih krhkih ali duktilnih materialov.
-Študij dejavnikov in razvoj postopkov za oceno strukturne integritete ter določanja preostale življenjske dobe modernih kovinskih materialov. Cilj je predlog novih temperaturno obstojnejših materialov za termoenergetiko.
- Razvoj tehnologije za recikliranje odpadkov in njihova pretvorba v sekundarno surovino. Cilj je ekotehnološka optimizacija in recikliranje.
- Premična arheološka dediščina: Arheološke in arheometrične raziskave. Cilj je spoznanje starih tehnoloških postopkov in materialov - kot pomemben prispevek v nacionalno arheološko zakladnico znanj.
Pomen za razvoj znanosti
Za znanost so pomembne ugotovitve s področja dogajanj v kovinskih materialih na makro, mikro in nano nivoju. Od načina sinteze in od procesnih parametrov, to je od taljenja, strjevanja, načina ogrevanja pred vročim preoblikovanjem, toplotne obdelave in površinske obdelave, je odvisen razvoj mikrostrukture materiala. Mikrostruktura materiala pa je ključnega pomena za lastnosti materiala. To pomeni, da je mogoče s spreminjanjem procesnih parametrov načrtno vplivati na izoblikovanje mikrostrukture na makro-, mikro- in nanonivoju, s tem pa tudi vplivati na lastnosti kovinskih materialov. Glavni pomen rezultatov raziskovalnega programa za razvoj znanosti je v pridobljenem novem temeljnem znanju s področij metalurškega procesiranja, strjevanja in lastnosti novih kovinskih materialov, s poudarkom na večji čistoči materialov in tehnologij. Raziskave so omogočile pojasnitev razvoja mikrostrukture in nanostrukture v kompleksnih metalurških in termomehanskih postopkih ter postopkih toplotne obdelave. Poglobljeno poznavanje in razumevanje termodinamike in kinetike procesov v staljenem in trdnem stanju, difuzijskih procesov, faznih premen pri toplotni obdelavi, mehanizmov statične in dinamične rekristalizacije ter vpliva vključkov, predstavlja osnovo za razvoj novih, bolj čistih kovinskih materialov in metalurških ter jeklarskih tehnologij. Po drugi strani pa to omogoča tudi večje izkoristke manj kakovostnih in sekundarnih surovin. S pojasnitvijo vplivnih mehanizmov nanoprecipitatov na močnostne izgube je bilo dokazano, da prisotnost nanoprecipitatov ovira gibanje magnetnih domen, kar negativno vpliva na vrednosti magnetne polarizacije elektro pločevine z mehkomagnetnimi lastnostmi. Razvoj matematičnega modela ogrevanja pa je omogočil natančen nadzor ogrevalnih peči in postavitev strategije vodenja procesa žarjenja na različnih ogrevnih pečeh. V okviru interdisciplinarne raziskave vpliva nano vlaken volframovega oksida na epitelne celice prebavnega sistema pa je bila za kontrolo prvič uporabljena metoda SEM in znanstveno predstavljena njena uporaba. Pri tem je bilo ugotovljeno, da gre večina vlaken skozi prebavni sistem, nekatera vlakna se zapičijo med kontrakcijo v steno epitelne celice in se odlomijo med naslednjo kontrakcijo. Raziskovalni rezultati usmerjenih temeljnih raziskav pomenijo nova znanstvena spoznanja, pomembna za razvoj znanosti, hkrati pa so s sodelovanjem raziskovalcev iz podjetij omogočili vgraditev novih spoznanj v tehnologijo procesov in s tem njihovo praktično uporabo. Rezultati znanstvenega dela so, 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 prispeva tudi k uresničevanju Evrospkih zahtev po zmanjšani porabi energije, nižji stopnji emisij in onesnaževanja ter večji učinkovitosti procesiranja in predelave materialov.
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. Letna proizvodnja surovega jekla v Sloveniji je tako v letu 2010 znašala 606 000 ton. Rezultati raziskovalne skupine na področju kovinskih materialov in tehnologij so tako izjemnega pomena za tri glavne slovenske jeklarne (Acroni d.o.o., Štore Steel d.o.o., Metal, d.o.o.), kakor tudi za druga podjetja, ki so aktivna v metalurških in kovinsko-predelovalnih panogah. Rezultati usmerjenih temeljnih raziskav programske skupine so prispevala k razvoju in ohranjanju panoge v Slovenskem prostoru, v povezavi z aplikativnimi projekti pa k hitremu prenosu novega znanja v industrijo ter izboljšanju obstoječih ter uvedbi novih tehnologij. Rezultati dela programske skupine predstavljajo tudi 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 mehanskimi lastnostmi predstavlja nujen pogoj za ohranjanje konkurenčnosti slovenskega gospodarstva. Z izboljšanjem lastnosti proizvodov, ki so plod rezultatov programske skupine, je podjetjem omogočen boljši položaj na trgu, povečanje konkurenčnosti in doseganje boljše dodane vrednosti proizvodov in storitev.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
