Projekti / Programi
Tribokorozijski procesi-od teorije k praksi
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.04.00 |
Naravoslovje |
Kemija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P400 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizikalna kemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.04 |
Naravoslovne vede |
Kemija |
Tribokorozija, pasivacija, obraba, električni komutirani motorji
Raziskovalci (10)
Organizacije (4)
Povzetek
Pri relativnem gibanju kontaktnih površin je tribološki kontakt zelo zapleten proces, saj vključuje procese trenja, deformacije in obrabe. Ti procesi se pojavljajo tako na makro kot mikro nivoju, so medsebojno povezani in se nenehno prepletajo. V splošnem je kombinacija korozijske in mehanske obrabe sinergija obeh procesov, zato so vplivi posameznih parametrov izrazito nelinearni in nestacionarni.
Pri simuliranja realnih kontaktno-korozijskih pogojev in nestacionarnih procesov je uporaba konvencionalnih elektrokemijskih tehnik, ki so primerne za napoved splošne korozijske obstojnosti, delno omejena. Zato vrednotenje elektrokemijskega vpliva pri kombinaciji korozijskih in obrabno-mehanskih procesov predstavlja velik izziv.
Cilj projekta je raziskava in analiza tribo-korozijskih procesov v različnih primerih: njihovo prepoznavanje in kontroliranje. Projekt je hkrati poglobljeno nadaljevanje karakterizacije osnovnih tribo-korozijskih procesov, oziroma študija medsebojnega vpliva mehanskih in elektrokemijskih procesov. Drugi glavni cilj je karakterizacija tribo-korozijskih procesov mehanskih sklopov v izbranem industrijskem primeru: aplikacija na primeru elektronsko komutiranih elektromotorjev. Namreč, aksialni ventilatorji z integriranimi elektronsko komutiranimi motorji so namenjeni uporabi v zahtevnem okolju z visokim nihanjem temperature, vlage in koncentracije soli. Konstrukcija takega sistema mora zagotavljati dolgo življenjsko dobo (do 15 let). S predlaganim projektom bomo prepoznali kritične procese, jih kontrolirali in zmanjšli za čim boljše lastnosti v dobi uporabe izdelka.
V ta namen bomo nadgradili tranzientne elektrokemijske tehnike, ki so bile razvite pri študiju drugih lokalnih oblik korozije v okviru raziskovalnega dela skupine. Z novimi metodami bomo lahko spremljali časovni razvoj in porazdelitev korozijskih tokov med različnimi stopnjami procesa obrabe.
Za analizo materialov bomo uporabili klasične pristope: metalografske preiskave, merjenje trdote, natezni preskusi, optični mikroskop ter SEM/EDS elektronski mikroskop. Kot napredne metode pri karakterizaciji obrabnih površin bomo uporabili nove raziskovalne pridobitve, zanimive za znanstveni in industrijski svet: Rentgenska tomografija ter konfokalna mikroskopija, ki omogočata nedestruktivno analizo površin. S spektroskopskimi tehnikami kot je Ramanska spektroskopija ter XPS bomo lahko identificirali in spremljali nastanek in rast korozijskih produktov.
Pri izvedbi eksperimentov in analizi bomo sodelovali z raziskovalci iz področja triboloških lastnosti materialov na Inštitutu za kovinske materiale in tehnologije ter strokovnjaki iz industrije-Hidrio Rotomatiko. Raziskave bodo dvosmerne: osnovne raziskave za karakterizacijo tribokorozijskih procesov ter raziskave pri razvijanju nove družine nizko šumnih in energetsko učinkovitih ventilatorjev. V okviru projekta bomo raziskali in določili osnovne probleme in parametre izbranih sistemov, ki vplivajo na tribo-korozijske procese izbranih materialov pri tipičnih delovnih pogojih (mehanska obremenitev, vrsta gibanja, temperatura, vrsta elektrolita). Poseben fokus preiskav bo usmerjen na razvoj ustrezne konstrukcije, materialov, komponent in korozijske zaščite za čim boljši rezultat pred pospešenimi testiranji. Rezultati projekta bodo slovenski industriji omogočili kontrolo in nadgradnjo tehnoloških procesov, istočasno pa bomo tribo-korozijsko znanje nadgradili s primernim naborom mehansko-elektro-kemijskih tehnik, ki bodo v bodoče služile kot orodje za napoved tribo-korozijskih lastnosti kovinskih materialov v realnih sistemih. Za uspešno ter kvalitetno intepretacijo meritev bomo sodelovali tudi s tujimi institucijami.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagani projekt v celoti sovpada s prednostnimi nacionalnimi raziskovalnimi cilji, saj povezuje področje naprednih materialov in nanotehnologije s tehnološkim razvojem za trajnostno gospodarstvo. Novi kovinski materiali imajo namreč izboljšane posamezne mehanske lastnosti in splošno korozijsko obstojnost, ob specifičnih pogojih okolja pa so lahko podvrženi intenzivnim degradacijskim procesom. Kompleksni korozijski procesi so običajno izrazito lokalni, njihov razvoj pa relativno hiter, zato jih težko detektiramo. V večini so omenjeni procesi sinergija posameznih mehanskih in elektrokemijskih dogodkov (napetostno-korozijsko pokanje, korozijsko utrujanje, tribokorozijski procesi) in so najbolj izraziti pri kovinskih materialih, ki tvorijo stabilne pasivne filme (titanove zlitine, nerjavna jekla). Glede na to, da so taki materiali v osnovi zelo obstojni in se uporabljajo v najzahtevnejših industrijskih in medicinskih sistemih, je ključno definirati pogoje in parametre, kjer je njihova trajnost lahko bistveno zmanjšana. Nenadna odpoved industrijskih in medicinskih sistemov namreč poleg velike gospodarske škode lahko povzroči tudi ekološke katastrofe in neposredne človeške žrtve. S primerjavo različnih elektrokemijskih in fizikalnih metod bomo določili optimalno metodologijo za ocenjevanje in karakterizacijo tribokorozijskih procesov. Pričakujemo, da bomo z uporabo omenjenih merilnih metod in ustrezno analizo dopolnili temeljno znanje o posameznih fazah procesov korozije in obrabe, ter njihovega medsebojnega vplivanja. Pri izbranih sistemih kovina/elektrolit bomo tudi določili kritične parametre omenjenih procesov. Glede na to, da je tribokorozija relativno nova veda, ter na naše dosedanje uspešno povezovanje različnih znanstvenih in tehničnih področij, pričakujemo, da bodo rezultati raziskav objavljeni v revijah navišjega znanstvenega nivoja. S sodelovanjem s strokovnjaki iz drugih inštitucij in industrije bomo zagotovili tudi sprotni prenos naših rezultatov v prakso, oziroma čimprejšnji začetek usmerjenih tehnološkov raziskav za reševanje specifičnih industrijskih problemov.
Pomen za razvoj Slovenije
Industrijsko najrazvitejše države intenzivno povezujejo temeljna in tehnološka znanja, pri čemer je ključno tudi povezovanje različnih področij (multidisciplinarnost). V Sloveniji je bilo povezovanje na omenjenih segmentih že večkrat ocenjeno kot pomanjkljivo, zato je tudi eksplicitno omenjeno v Nacionalnem raziskovalnem in razvojnem programu (NRRP) kot slabost, ki jo je potrebno odpraviti. Pri naših raziskavah bomo uporabili in povezali znanje iz različnih področij (kemija, fizika, strojništvo, metalurgija, medicina) in na različnih nivojih (raziskovalna sfera, industrijski tehnološko-razvojni centri). Dosedanje intenzivne mednarodne aktivnosti vseh sodelujočih partnerjev so tudi osnova za tesnejše mednarodno sodelovanje na ožjem področju tribokorozije. Na ta način bomo v domači prostor uspešno prenesli posamezne mednarodne izkušnje, oziroma dopolnili naše raziskave in pridobljeno znanje. Pričakujemo, da se bo del znanja prelil tudi v učne programe posameznih fakultet: FS, FKKT in MF, UL.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
zaključno poročilo
