Projekti / Programi
Kovinski materiali in tehnologije
01. januar 2013
- 31. december 2017
| 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 |
Raziskovalci (11)
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 izboljšanimi lastnostmi za različna področja in namene uporabe, in v razvoj energetsko učinkovitejših in okolju prijaznih naprednih kovinskih materialov. Raziskave, ki predstavljajo tudi izhodišče predlaganega 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 ter razvoju simulacijskih modelov.
Vizija predlaganega programa je razvoj 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 naš 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 tako zajemali študij izvora, tipa in vrste nekovinskih vključkov v jeklu ter obvladovanje procesa nastajanja nekovinskih vključkov z namenom razvoja bolj čistih jekel. Na področju elektropločevin bodo raziskave usmerjene na razvoj nove generacije visokopermeabilnih pločevin z nizkimi močnostnimi izgubami, na področju nerjavnih jekel in superzlitin pa na vpliv dvofazne mikrostrukture in modeliranje kinetike spinodalne premene. Z ekološkega vidika bo program usmerjen v razvoj okolju prijaznih spajk, ki ne vsebujejo svinca in kadmija, v redukcijo oksidov kroma, mangana in železa iz VOD žlindre, ter raziskavo mehanizmov in-situ tvorbe aluminidov. Študija vpliva sestave, porazdelitve in velikosti karbidnih izločkov pa bo omogočila izdelavo modela napovedi odpornosti jekla proti visokotemperaturnemu lezenju.
Kljub razvoju novih nekovinskih materialov, kovinski materiali, zaradi relativno cenene izdelave in odlične kombinacije mehanskih lastnosti, še vedno ostajajo najpogosteje uporabljani materiali v industriji. Od avtomobilske, kovinsko-predelovalne, prehrambene pa vse do proizvodnje električne energije kovinski materiali predstavljajo zelo pomemben delež. Letna proizvodnja surovega jekla v Sloveniji v letu 2010 je znašala 606.000 ton. Dejstvo, da v Sloveniji narašča obseg proizvodnje jekla, pa jasno kaže pomen in relevantnost programske skupine, ki z znanjem in izkušnjami podpira tri glavne slovenske jeklarne in podjetja, ki so aktivna v metalurških in kovinsko predelovalnih panogah.
Programska skupina s svojim programom in vrhunsko raziskovalno opremo zagotavlja temelj za razvoj novih kovinskih materialov in možen preboj v vrh metalurške znanosti, uporabnikom znanja pa možnost ohranjanja konkurenčnih prednosti.
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 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 in žlindre. S pojasnitvijo vplivnih mehanizmov nanoprecipitatov na močnostne izgube bo omogočen razvoj nove generacije visoko permeabilnih elektropločevin z nizkimi močnostnimi izgubami, spoznanja o dogajanjih na faznih mejah pa razlago mehanizmov in obvladovanje tehnologije in-situ sinteze aluminida. Rezultati na področju vpliva karbidnih izločkov na proces lezenja bodo poleg izvirnih znanstvenih dosežkov omogočili natančno napovedovanje zanesljivosti delovanja kritičnih komponent v energetskih objektih, kar bo imelo velik vpliv na energetsko vejo gospodarstva.
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 permeabilnih elektropločevin in zlitin za spajke brez Pb in Cd, načrtovanje procesov plastične predelave novih jekel in napovedovanja življenjske dobo 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. Letna proizvodnja surovega jekla v Sloveniji je tako v letu 2010 znašala 606 000 ton (za primerjavo: v letu 2009 je bila 430 000 ton). Dejstvo, da obseg proizvodnje jekla v Sloveniji narašča pa jasno kaže pomen in relevantnost programske skupine, ki z znanjem in izkušnjami podpira tri glavne slovenske jeklarne (Acroni d.o.o., Štore Steel d.o.o., Metal, d.o.o.), kakor tudi druga podjetja, ki so aktivna v metalurških in kovinsko-predelovalnih panogah. Raziskovalna skupina z znanjem in rezultati usmerjenih temeljnih raziskav nenehno prispevala 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 čistejša jekla 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 vrst mehkomagnetnih materialov (proizvodnja neorientirane elektro pločevine v Slovenji znaša približno 80.000 t letno), razvoj okolju prijaznih spajk ter razumevanje procesov procesiranja, predelave 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 in Univerzo v Ljubljani pa prenašala pridobljeno temeljno znanje na novo generacijo inženirjev in raziskovalcev.
Predlagani raziskovalni program 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 mehanskimi lastnostmi predstavlja nujen pogoj za ohranjanje konkurenčnosti slovenskega gospodarstva.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
