Projekti / Programi
Fizika in kemija površin kovinskih materialov
01. januar 2014
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.02 |
Tehnika |
Materiali |
Kovinski materiali |
| 2.09.06 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
Karakterizacija elektronskih komponent in materialov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.10 |
Tehniške in tehnološke vede |
Nanotehnologija |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Raziskovalci (27)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalni program P2-0132 FIZIKA IN KEMIJA POVRŠIN KOVINSKIH MATERIALOV je nadaljevanje raziskovalnega dela na področju temeljnih in aplikativnih raziskav kemijskih reakcij in fizikalnih lastnosti površin in mejnih površin kovinskih materialov in je visoko relevanten za slovensko znanost in industrijo.
Obsega tri področja:
(1) Strukturiranje in funkcionalizacija površin;
(2) Korelacija med procesi v trdnih zlitinah na faznih in mejnih površinah in njihovimi fizikalno kemijskimi lastnostmi
3) Tehnika površin in aplikacija v slovensko orodjarstvo.
Raziskovalna področja povezujejo raziskave prostih površin, mej zrn in faz ter spremembe funkcionalnosti površin materialov. Raziskave se v glavnem osredotočajo na kovinske materiale na osnovi jekla in neželeznih zlitin kot so titan, aluminij, nikelj, baker, magnezij in zlitine z intermetalnimi fazami. Cilj raziskav je boljše razumevanje kompleksnih fizikalnih procesov in kemijskih reakcij materialov na mikro, nano in atomski skali in razvoj novih visoko zmogljivih materialov z izjemnimi fizikalnimi in mehanskimi lastnostmi za uporabo v visokotehnoloških strukturnih funkcionalnih komponentah. Na ta način združujemo temeljno znanje z inovacijskim razvojem relevantnim za aplikacije v procesni tehnologiji. Inovativne napredne tehnologije načrtovanja površin neposredno in pozitivno vplivajo na gospodarsko rast, okolje in kakovost življenja, prek izboljšanih procesov in izdelkov.
Člani programske skupne sodelujejo v aplikativnih raziskavah za slovensko industrijo predvsem na področju metalurgije, energetike, mikroelektronike, elektro-optike, pa tudi pri izdelavi medicinskih pripomočkov. Programska skupina je vpeta v podiplomsko izobraževanje v okviru Mednarodne podiplomske šole Jožef Stefan s programom Napredni kovinski materiali. Skupina ima številna mednarodna sodelovanja, med njimi: University of Sao Carlos, Brazilija, University of Leuven-KUL , Belgija, National University South - NUS iz Bahia Blanca, Argentina, UC Berkeley, ZDA Montan University Leoben, University of Genoa, Italy, Max-Planck Institut fuer Eisenforschung, Duesseldorf, Nemčija in drugi.
Pomen za razvoj znanosti
Temeljne raziskave površin in mejnih površin ter funkcionalizacija površin kovinskih materialov bodo razjasnile 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. Inovativne modifikacije površin kovinskih materialov, zlitin z oblikovnim spominom in super elastičnostjo bodo omogočile vrsto naprednih aplikacij na področju biomedicinskih pripomočkov, uporabo modificiranih površin za preprečevanje biološkega nalaganja v sladki in morski vodi kot tudi za toplotne izmenjevalce. Dodatno bomo raziskali in razvili samočistilne površine in površine ki omogočajo nov pristop k ohlajevanju od mikro sistemov do rešitev v arhitekturi. Raziskave nastanka koherentnih semikoherentnih in nekoherentnih izločkov v jeklih za nuklearno in termoenergetiko razvoj bodo omogočile razvoj modela za določitev odpornosti materialov na lezenje in deformacijo in preostala uporabna doba posameznih komponent v termo in nuklearnih elektrarnah. Prav tako je izrednega pomena trodimenzionalno modeliranje mikrostrukture za kar pa je potrebna obsežna baza eksperimentalnih podatkov predvsem teksture, ki jo določimo z EBSD raziskavami površine materialov. Razvili bomo način zasledovanja transformacijskih procesov na površini kovinskih materialov z različnimi analitskimi tehnikami in izdelali 3D modele mikrostrukture predvsem na podlagi analiz 3D EBSD metode. Raziskave nanostrukturiranih bainitnih jekel bodo omogočile razvoj visokotrdnostnih jekel namenjenih za avtomobilsko industrijo.
Na področju inženiringa površin s toplotno obdelavo in depozicijo večplastnih prevlek na HSLA jekla z difuzijsko vmesno plastjo po postopku PACVD bomo pridobili nova teoretična spoznanja v povezavi z nanomateriali, dodajnimi kompozitnimi materiali in boljše razumevanje povezave med difuzijo zlitinskih elementov kompozitnega materiala, difuzijo dušika in nastanek nitridov.
Pomen za razvoj Slovenije
Predlagani raziskovalni program je za Slovenijo izrednega pomena, inženiring procesov na mejah zrn in funkcionalizacija površin omogoča izdelavo naprednih kovinskih materialov s ciljnimi, načrtovanimi lastnostmi.
Rezultati raziskav in aplikacija v spin-off podjetja, ki jih bodo ustanovili mladi doktorji znanosti ali podoktorski raziskovalci, ki so se usposabljali v okviru programske skupine, ob pomoči starejših uveljavljenih raziskovalcev. V teh spin-off bodo razvili posamezne izdelke iz področja nanostrukturiranih površin za vrsto aplikacij. Podobno kot na univerzi KULeuven lahko ta spin-off podjetja omogočijo odprtje številnih novih delovnih mest z visoko dodano vrednostjo za mlade visoko izobražene strokovne kadre in pripomore k izboljšanju družbeno ekonomskega razvoja Slovenije kot tudi omogoči prenos znanja.
Rezultati raziskav drugih dveh področij in aplikacija v slovensko industrijo jeklarstvo, proizvodnja in predelava aluminija in aluminijevih zlitin, orodjarstvo ter v energetiko bodo doprinesli k povečanju dodane vrednosti, povečanju števila delovnih mest. Slovensko orodjarstvo si lahko obeta kakovostno vakuumsko toplotno obdelana orodja ter orodja katerih površine bodo zaščitene s trdimi večplastnimi prevlekami, izdelanimi s plazemskimi tehnologijami PACVD, kar bo zagotovilo daljšo dobo trajanja in obrabno odporne prevleke površin ter omogočilo depozicijo teh plasti na večja orodja.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
