Úvod
Lisovanie je kľúčový proces pri výrobe rezných doštičiek, ktorý má významný vplyv na ich výsledné vlastnosti. Tento článok sa zaoberá vplyvom lisovania na rôzne vlastnosti rezných doštičiek, ako sú mechanické vlastnosti, mikroštruktúra, elektrické a magnetické vlastnosti, a tiež na ich celkovú výkonnosť a životnosť. Cieľom je poskytnúť ucelený pohľad na to, ako optimalizácia lisovania môže viesť k výrobe kvalitnejších a efektívnejších rezných nástrojov.
Vplyv lisovania na mechanické vlastnosti
Lisovanie má priamy vplyv na mechanické vlastnosti rezných doštičiek. Rýchlo solidifikované práškové zliatiny, ako aj mechanochemicky pripravené práškové kovové zliatiny, sa často vyznačujú obmedzenou schopnosťou plastickej deformácie. Táto obmedzená plasticita vedie k obmedzenej lisovateľnosti a v niektorých prípadoch dokonca úplne znemožňuje kompaktizáciu práškových materiálov jednoosovým lisovaním za studena.
Progresívne metódy spracovania
Výskum progresívnych metód spracovania mechanochemicky pripravených práškových zliatin je predmetom záujmu, s cieľom zlepšenia ich kompaktizovateľnosti pri zachovaní, alebo zlepšení elektrických, magnetických a mechanických vlastností. Cieľom je dosiahnuť vysokú hustotu a minimalizovať výskyt štruktúrnych porúch.
Laserové kalenie a kryogénna úprava
Skúma sa vplyv laserového kalenia v kombinácii s hlbokou kryogénnou úpravou na húževnatosť a odolnosti voči opotrebeniu nástrojových ocelí. Analyzuje sa modifikácia mikrostrukturálnych parametrov v závislosti od typu nástrojovej ocele a chemického zloženia. Experimentálna materiálová báza pozostáva z troch skupín nástrojových ocelí určených pre prácu za studena: uhlíkové ocele, nízkolegované ocele a stredne legované ocele. Po konvenčnom tepelnom spracovaní sa materiály podrobia laserovému spracovaniu a hlbokému kryogénnemu spracovaniu, aby sa odstránili zvyškové napätia, dosiahla transformácia zvyškového austenitu a modifikovala dislokačná štruktúra, ako aj distribúcia karbidov v martenzitickom tuhom roztoku.
Vplyv lisovania na mikroštruktúru
Lisovanie ovplyvňuje mikroštruktúru rezných doštičiek, čo má následne vplyv na ich celkové vlastnosti. Štruktúrne defekty typické pre mechanochemicky syntetizované zliatiny sú príčinou zmien ich elektrických a magnetických vlastností, často v negatívnom zmysle.
Prečítajte si tiež: Štúdie o vplyve stravy na deti
Výskum kompaktizačných metód
Prebieha výskum progresívnych kompaktizačných metód s cieľom dosiahnuť vysokú hustotu a minimalizovať výskyt štruktúrnych porúch magneticky mäkkých materiálov založených na práškovej FeSi a vysokoentropiských zliatinách. Výskum je zameraný na objasnenie mechanizmov zhusťovania práškových magnetických materiálov. Mechanické a magnetické vlastnosti kompaktizovaných materiálov sú korelované s parametrami kompaktizačných technológií.
Nanokryštalické zliatiny
Predkladaný projekt sa zameriava na prípravu magneticky mäkkých zliatin na báze Fe a Ni vysokoenergetickým mletím s pridaním prvkov stabilizujúcich sklennú fázu a prvkov podporujúcich vznik kryštalizačných centier. Hlavným cieľom je pripraviť a charakerizovať nanokryštalické prípadne čiastočne amorfné práškové zliatiny. Úlohou českého riešiteľského tímu je pripraviť práškový nanokryštalický materiál mechanochemickou cestou a pomocou XRD a SEM-EBSD analýz charakterizovať a optimalizovať proces mechanického mletia práškového materiálu, definovať presné parametre a podmienky, pri ktorých bude možné vytvoriť práškové amorfné alebo nanokryštalické zliatiny. Úlohou slovenského riešiteľského týmu je charakterizácia morfológie a veľkostnej distribúcie pripravených práškových zliatin.
Vplyv lisovania na elektrické a magnetické vlastnosti
Lisovanie má vplyv na elektrické a magnetické vlastnosti rezných doštičiek, čo je dôležité pre ich aplikácie v rôznych oblastiach, ako sú senzory a mikroelektronika.
Magneticky mäkké kompozity
Projekt je zameraný na prípravu magneticky mäkkých kompozitov na báze feromagnetického materiálu a modifikovaných polymérov. Magneticky mäkký kompozitný materiál bude perspektívne využívaný na prípravu miniaturizovaných induktorov používaných pri vyšších teplotách.
Multifunkčné materiály
Hlavným cieľom projektu je nadviazanie vedeckej spolupráce medzi Slovenskom a Čínou v oblasti výskumu a vývoja nových multifunkčných materiálov pre pokročilé aplikácie v mikroelektronike a spintronike. Motiváciou pre realizáciu spoločného výskumu je nielen obrovský aplikačný potenciál týchto materiálov, ale aj fascinujúca fyzika, ktorá je za ich unikátnymi funkčnými vlastnosťami. Multiferoiká, vykazujúce súčasne feroelektrické a magnetické vlastnosti, patria z tohto hľadiska k najatraktívnejším multifunkčným materiálom. Umožňujú vonkajším elektrickým poľom kontrolovať magnetický stav zariadenia, v ktorom sú inkorporované, a naopak, zmenia jeho elektrický stav účinkom vonkajšieho magnetického poľa.
Prečítajte si tiež: Fakty a mýty o sladkostiach a deťoch
Vplyv lisovania na špecifické aplikácie
Lisovanie má vplyv na vlastnosti rezných doštičiek v špecifických aplikáciách, ako sú skladovanie vodíka, 3D tlač a vesmírne aplikácie.
Skladovanie vodíka
Cieľom projektu je príprava vysoce-entropických slitin vhodných pre skladovanie vodíku. Slitiny budú pripravovány litím velmi malých taveb a mechanickým legováním (vysoce energetickým mletím). Proces lití malých taveb umožní rychlé testování širší škály koncentrací slitin, protože není tak časově náročný a nevyžaduje komplexní optimalizaci parametrů přípravy, jako mechanické legování. Vysoce energetické mletí bude použito také pro mechanickou aktivaci odlitých a následně rozdrcených materiálů. Po celou dobu trvání projekt budou rovněž probíhat průběžné analýzy mikrostruktury, chemického a fázového složení připravených materiálů a analýzy sorpčních schopností, včetně cyklických testů adsorpce a desorpce.
Inovačným cieľom tohto projektu je vyvinúť nový kovový hydridový kompozit, s vysokou kapacitou uskladneného vodíka, ktorá je blízka Mg zliatinám, ale s podstatne rýchlejšou kinetikou absorpcie a zlepšenou schopnosťou desorpcie vodíka z materiálu. Matricou kompozitu bude vysokoentropická zliatina (HEA) doplnená o prídavok druhej fázy MXénu, ktorá zlepší katalytické vlastnosti celkového kompozitu. Materiál bude pripravený vo forme prášku, ale aj v tvare tenkých pások a objemového materiálu.
Nedávno objavená zliatina AlTiVCr s vysokou entropiou (HEA) vykazuje približne 70-násobné zvýšenie rovnovážneho tlaku, pokles desorpčnej entalpie (ΔH) H2 o ~20 kJ/mol v porovnaní s referenčnou vzorkou TiVZrNbHf HEA s pomerom H/M > 2 s 2,7 % hmotn. vodíka pri 53 bar H2. Desorpčná entalpia AlTiVCr HEA ΔH je ~40 kJ/mol a pomer H/M ~1. Pretože zliatina AlTiVCr obsahuje prvky s nižšou mernou hmotnosťou v porovnaní so skôr študovanými HEA, sa predpokladá, že AlTiVCr môže byť potenciálnym hydridom ľahkého kovu pre budúce aplikácie na skladovanie vodíka, ak zlepšíme jej pomer H/M a kinetiku hydrogenácie/dehydrogenácie.
3D tlač
Polymérna 3D tlač je v súčasnosti do značnej miery viazaná na používanie polymérnych zmesí dodávaných výrobcom tlačiarní. To však značne limituje širšie využitie 3D tlače objektov z špecifickými vlastnosťami. Predmetom navrhovaného projektu je tak syntéza a charakterizácia pokročilých polymérnych kompozitov s anorganickými plnivami uplatniteľnými v oblasti 3D tlače. Cieľom bude preskúmať vplyv veľkostnej a tvarovej distribúcie anorganických plnív na štruktúru a fyzikálno-chemické vlastnosti týchto kompozitných anorganicko-organických materiálov.
Prečítajte si tiež: Riziká konzumácie sladkostí
Vesmírne aplikácie
Cieľom projektu je vývoj ľahkého konštrukčného materiálu na báze nanokryštalického hliníka (nc-Al) s gradientným povlakom na báze uhlíka obsahujúceho vodík s vysokou oteruvzdornosťou a odolnosťou ku kontaktnej únave v kryogénnych podmienkach pre vesmírne aplikácie (napr. pre prevodovky na planetárnych vozidlách).
Vplyv lisovania na rádioluminiscenčné vlastnosti
Lisovanie môže ovplyvniť aj rádioluminiscenčné vlastnosti materiálov, ktoré sa využívajú na vizualizáciu a monitorovanie škodlivého žiarenia.
Rádioluminiscenčné optické vlákna
Hlavným cieľom projektu je vypracovanie metodiky a príprava funkčných vzoriek rádioluminiscenčných optických vlákien dopovaných nanočasticami granátu citlivými na vysokoenergetické žiarenie. Na vyhodnotenie vplyvu chemického zloženia granátu na rádioluminiscenčné vlastnosti iónov Ce3+ sa budú študovať zlúčeniny A3Al5O12 dopované Ce, kde A=Y, Ho, Er, Tm, Yb a Lu. Použije sa sol-gélový prístup na prípravu sady nanokryštalických práškov. Na prípravu rádioluminiscenčných optických vlákien sa použijú dva komplementárne prístupy: 1) metóda MCVD (ÚFE) kombinovaná s nanočasticovým dopovaním a 2) ťahanie spekaného skla dopovaného nanočasticami metódou „Rod-in-tube“ (ÚFE). Predlisky (ÚMV), tyčinky (ÚMV) a vlákna (ÚFE) dopované nanočasticami budú charakterizované súbormi štruktúrnej analýzy; t.j. rôntgenová difrakcia (XRD) (ÚMV), skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM) (ÚMV) a transmisná elektrónová mikroskopia (TEM) (ÚMV). Konečné rádioluminiscenčné vlastnosti vybraných vzoriek budú merané v spolupráci s Národným inštitútom pre fyziku lasera, plazmy a žiarenia (INLPRP), Bukurešť, Rumunsko.
Modelovanie fázových diagramov
Projekt sa zaoberá modelovaním fázových diagramov systémov obsahujúcich bór metódou Calphad. Hlavným cieľom je vytvorenie spoľahlivej databázy pre termodynamické výpočty fázových diagramov študovaných systémov. Hlavným predmetom skúmania sú ternárne podsystémy systému Fe-B-Cr-V-C-Mn. Pre modelovanie daných systémov budú využité známe unárne a binárne dáta z literatúry spolu, ktoré budú doplnené o vlastný experimentálny program, založený na dlhodobom tepelnom žíhani pri vysokých teplotách a následnom štúdiu vzoriek metódami rtg.difrakcie (XRD), rentgénovými analýzami (EDX, WDX, EBSD), DTA-DSC. Pre modelovanie systémov budú tiež využité aj dostupné experimentálne údaje z literatúry. Vytvorená databáza umožní predikcie fázových rovnováh v zložitejších systémoch a môže byť použitá pre modelovanie difúznych procesov.
Funkčné kompozity
Pokročilé funkčné systémy vyznačujúce sa kombináciou požadovaných mechanických a funkčných vlastností, ako sú napr. elektrické či magnetické vlastnosti, predstavujú významný potenciál pre vývoj nových typov senzorov. Cieľom projektu je vytvorenie modelových systémov funkčných kompozitov založených na elastomérnej matrici a mikro- či nano-časticových plnivách. Polymérna matrica, napr. polyuretan na báze polybutadienu bude modifikovaná prídavkom anorganických nanočastíc, s cieľom získať rozdielne mechanické vlastnosti daného nanokompozitu . Nedeliteľnou súčásťou projektu bude štrukturná a fyzikálno-chemická charakterizácia vlastností týchto materiálov. Primárne budú študované korelácie funkčných a mechanických vlastností v závislosti na chemickom zložení. Pre charakterizáciu vnútornej štruktúry budú použité metody FTIR a ss-NMR spektroskopie kombinovanej s pokročilou mikroskopiou. Vlastné funkčné vlastnosti kompozitov budú charakterizované meraním elektrických a mechanických vlastností.
Zváranie výbuchom
Cieľom projektu je vývoj a charakterizácia úplne nových typov vrstevnatých materiálov pripravených zváraním výbuchom. Materiály pripravené takouto technológiou (schodíkové spoje a pod.) vykazujú vysokú pevnosť spoja, ktorá je vyššia ako je pevnosť slabšieho materiálu.
Vláknové lasery
Medzi rôznymi typmi laserov, vláknové lasery sú, a to ako vo výskume a komerčnom použití najnovšie. Napriek tomuto záujem o tento typ laserov rýchlo stúpa kvôli niekoľkým faktorom. Táto akcia bude prvým komplexným projektom, v ktorom odborníci s materiálového výskumu, výrobcovia vláknových laserov a užívatelia budú môcť aktívne komunikovať, vymieňať svoje poznatky a sústrediť sa na spoločných cieľoch. My očakávame značné zvýšenie inovácií v tejto oblasti. V rámci projektu budeme pokrývať vlnovú dĺžky v intervale 3-6 mikrónov ako aj oblastí infračerveného a ultrafialového žiarenia ktoré majú význam pri aplikáciách v biológie a zdravotnej starostlivosti. Táto akcia bude tiež zameraná na skúmanie materiálových skiel a tvaru vlákien za účelom prekonania skutočného obmedzenia vo výkone. Získané poznatky a výsledky budú predovšetkým smerovane na zvýšenie zdravotnej starostlivostí v prospech celej spoločnosti a na zvýšenie konkurencie schopnosti spracovateľského priemyslu v rámci EÚ. Akcia bude prispievať aj ku formovaniu novej generácie výskumných pracovných tímov a rozvíjať vedecké a manažérske zručnosti mladých výskumných pracovníkov.