Projekt badawczy NanoStal

Zadania projektu NanoStal

Główny cel Projektu: opracowanie technologii wytwarzania stali o strukturze nanokrystalicznej. Technologia ta opiera się na precyzyjnie zaprojektowanej obróbce cieplnej stali o specjalnie dobranym składzie chemicznym.

Dla skuteczniejszego osiągnięcia postawionego celu wyodrębniono 6 zadań merytorycznych.

Zadanie 1. Zbadanie i analiza przemian fazowych zachodzących w wybranych stalach pod kątem ich przydatności do wytworzenia struktur nanokrystalicznych

Celem zadania jest określenie rodzaju przemian fazowych zachodzących w funkcji czasu i temperatury (krzywe CTP), wyznaczenie charakterystycznych punktów przemian fazowych oraz ich kinetyki. Do realizacji tego zadania wykorzystywane są badania dylatometryczne. W oparciu o wyniki tych badań wyznaczane są parametry procesów obróbki cieplnej sprzyjającej wytworzeniu struktur nanokrystalicznych w stalach.

Zadanie 2. Obróbka cieplna stali celem rozdrobnienia ziarna i wytworzenia struktur nanokrystalicznych

W ramach tego zadania prowadzone są procesy obróbki cieplnej zarówno w warunkach laboratoryjnych jak i półtechnicznych w celu wytworzenia w badanych stalach struktury nanokrystalicznej.

Zadanie 3. Charakterystyka mikrostruktury stali po obróbce cieplnej

Obrobione cieplnie elementy poddawane są kompleksowym badaniom mikrostrukturalnym za pomocą technik mikroskopii świetlnej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Celem badań jest określenie składu fazowego i mikrostruktury wybranych stali po różnych wariantach obróbki cieplnej. Pozwalato na wyselekcjonowane tych wariantów obróbki, które prowadzą do wytworzenia w stalach jednorodnej struktury nanokrystalicznej.

Zadanie 4. Charakterystyka właściwości wytrzymałościowych i plastycznych stali po obróbce cieplnej

Wyselekcjonowane w poprzednim zadaniu stale poddawane są próbom mechanicznym: twardości i mikrotwardości, wytrzymałości i ciągliwości, udarności i odporności na pękanie. Celem prowadzonych testów mechanicznych jest weryfikacja, które warianty obróbki cieplnej zapewniają optymalny kompromis pomiędzy wytrzymałością, plastycznością i odpornością na pękanie.

Zadanie 5. Określenie właściwości użytkowych stali

Istotnym z punktu widzenia zastosowań praktycznych stali nanokrystalicznych jest określenie ich właściwości użytkowych i eksploatacyjnych, np.: odporności na zużycie cierne, wytrzymałości zmęczeniowej oraz stabilności właściwości mechanicznych stali w funkcji temperatury. Chodzi o sprawdzenie, czy i w jakim stopniu wytworzone w stali nanostruktury są odporne na działanie warunków zewnętrznych. Przeprowadzone zostaną też próby technologiczne pod kątem potencjalnych zastosowań opracowanych stali.

Zadanie 6. Optymalizacja technologii wytwarzania stali o strukturze submikronowej (nanometrycznej). Promocja uzyskanych rezultatów w przemyśle

Jest to kluczowe zadanie w Projekcie, gdyż obejmuje analizę wyników badań uzyskanych w zadaniach 1-5 w celu określenia optymalnego składu chemicznego stali i parametrów obróbki cieplnej pozwalającej wytworzyć strukturę nanokrystaliczną i optymalne właściwości stali. Celem tego zadania jest opracowanie procedur i wytycznych technologicznych wytwarzania stali nanokrystalicznej o pożądanych właściwościach mechanicznych i użytkowych z punktu widzenia zastosowań praktycznych. Zadanie to obejmuje prace nad wdrożeniem opracowanych technologii w przemyśle.

Zamierzeniem Projektu jest przeniesienie opracowanych stali i technologii do praktyki przemysłowej. Dlatego planowane jest opatentowanie opracowanych stali oraz wdrożenie do produkcji przemysłowej innowacyjnej technologii nanostrukturyzacji stali.

Bazująca na wiedzy naukowej technologia wytwarzania stali nanokrystalicznej przyczyni się do wzrostu innowacyjności i konkurencyjności tych polskich przedsiębiorstw, które będą ją wdrażały.

Zespół

Innowacja

Przedmiotem Projektu jest opracowanie technologii wytwarzania stali o strukturze nanokrystalicznej.

Technologia

Technologia nanostrukturyzacji opiera się na precyzyjnie zaprojektowanej obróbce cieplnej stali nisko- i średniostopowych o specjalnie dobranym składzie chemicznym.

Struktura

Celem obróbki jest sterowanie przemianami fazowymi, by stworzyć strukturę nanobainitu lub nanomartenzytu z austenitem szczątkowym

Konstrukcja

Stale takie cechują się bardzo korzystnym zestawem właściwości wytrzymałościowych, plastycznych i odpornością na pękanie oraz względnie niską ceną, co stwarza z nich bardzo atrakcyjny materiał do zastosowań na wymagające konstrukcje.

Zamierzenia

Zamierzeniem projektu Nanostal jest przeniesienie opracowanych stali i technologii do praktyki przemysłowej.

Planowane jest opatentowanie opracowanych stali oraz wdrożenie do produkcji przemysłowej innowacyjnej technologii nanostrukturyzacji stali.

Inżynieria Materiałowa

Wydział jest kontynuatorem niemal stuletniej tradycji kształcenia w zakresie nauki o materiałach w Politechnice Warszawskiej