Centrum Zaawansowanych Materiałów
Centrum Zaawansowanych Materiałów (CZM) to zespół naukowców, o wyspecjalizowanej ekspertyzie w dziedzinie inżynierii materiałowej, zajmujących się projektowaniem i rozwojem nowoczesnych technik wytwarzania oraz technologii związanych z kształtowaniem, obróbką i badaniami materiałów.
Głównym celem pracy CZM jest prowadzenie zaawansowanych badań naukowych oraz opracowywanie innowacyjnych technologii wytwarzania, obejmujących wszystkie etapy procesu od koncepcji do finalnego produktu. Realizowana tematyka badawcza wspiera rozwój różnych sektorów gospodarki poprzez wprowadzenie nowatorskich rozwiązań w inżynierii materiałowej, przy jednoczesnym uwzględnieniu konkretnych zastosowań dla przemysłu odlewniczego, lotniczego i energetycznego. W ramach swojej działalności CZM koncentruje się na rozwijaniu w następujących obszarach badawczych:
Obszary działalności CZM:
Obszar Technik Spiekania oraz Obszar Materiałów i Procesów Proszkowych
W obszarach prowadzone są badania mające na celu Rozwój technologii kompozytów ceramicznych, w tym supertwardych oraz kompozytów z udziałem materiałów z recyklingu, otrzymywanych zaawansowanymi metodami spiekania (SPS, HPHT, MW, etc.):
- Materiały supertwarde na bazie regularnego azotku boru do zastosowań w obróbce skrawaniem nadstopów niklu typu Inconel i innych trudnoobrabialnych materiałów, jak również do innowacyjnych zastosowań na elementy elektroniczne, w tym odprowadzające ciepło w elementach elektronicznych dużej mocy.
- Kompozyty ceramiczne, różne rodzaje, otrzymywane głównie metodami SPS – Spark Plasma Sintering oraz HPHT – High Pressure, High Temperature.
Obszar Obróbki Skrawaniem i Narzędzi
W obszarze prowadzone są badania skupiające się na technologiach wytwarzania wyrobów o wysokim stopniu przetworzenia, zwłaszcza metodami obróbki wiórowej i powierzchniowej zgniotem przyczyniające się do ekologicznego i zrównoważonego rozwoju gospodarki opartej na wiedzy, innowacyjności i produktywności.
Trwają pracę nad rozwojem wybranych technologii modyfikacji warstwy powierzchniowej w celu zwiększenia trwałości narzędzi, części maszyn i innych wyrobów – poprzez wykorzystanie różnych metod obróbki, m.in. mechanicznej (toczenie, frezowanie), plastycznej (nagniatanie) czy też tribologicznie zaawansowanych supertwardych powłok PVD o ukierunkowanej jakości użytkowej – zgodnych z koncepcją Przemysłu 4.0.
Obszar Badań Wysokotemperaturowych
W obszarze prowadzone są badania z zakresu badań podstawowych, rozwojowych i przemysłowych związanych z projektowaniem i wytwarzaniem dedykowanych materiałów konstrukcyjnych i funkcjonalnych z grupy:
- ultra-wysokotemperaturowych kompozytów typu MMC lub CMC w tym kompozytów metalowo-ceramicznych z udziałem materiałów węglowych, węglików, krzemków, borków i azotków;
- nowych lekkich kompozytów na bazie metali wysokotopliwych oraz faz międzymetalicznych i związków międzywęzłowych o ultra-wysokiej odporności na utlenianie, super twardości oraz odporności na zużycie tribologiczne w wysokiej temperaturze;
- materiałów porowatych z nowoczesnych stopów żaroodpornych i żarowytrzymałych do zastosowań w przemyśle lotniczym i kosmicznym (lekkie wymienniki ciepła, materiały uszczelniające, materiały absorbujące energię).
Prowadzone są badania właściwości funkcjonalnych materiałów wysokotemperaturowych przeznaczonych do systemów cieplnego magazynowania energii (TES).
Obszar Badań Korozji Wysokotemperaturowej
W obszarze prowadzone są badania dotyczące degradacji materiałów stosowanych w energetyce oraz w lotnictwie. Prowadzone zagadnienia powiązane są z wykazywaniem mechanizmów degradacji w odniesieniu do dwóch głównych zjawisk: procesów utleniania oraz procesów korozyjnych, które wykonywane są przy udziale atmosfer utleniających (powietrze, para wodna). Inną grupą badań prowadzonych w Instytucie są badania w atmosferach redukujących np. mieszanina Ar oraz Cl2, H2S, SO2 (do 1% obj.), CO2 i inne.
Badane grupy materiałów:
- stopy metali na bazie żelaza, niklu, tytanu, kobaltu i innych stopów żaroodpornych,
- stopy wzmacniane dyspersyjnie wydzieleniami tlenkowymi (stopy typu Oxide Dispersion Strengthened alloys – ODS),
- stopy metaliczne o wysokiej entropii (stopy High Entropy Alloys – HEA),
- stopy metaliczne drukowane za pomocą druku 3D typu Laser Power Bed Fusion (LPBF) i innych.
W laboratorium istnieje możliwość testowania odporności na działanie wysokiej temperatury materiałów metalicznych pokrytych powłokami żaroodpornymi:
- natryskiwanymi cieplnie (np. High Velocity Oxy Fuel (HVOF) Air Plasma Spray (APS),
- nakładanymi z fazy gazowej typu Physical Vapour Deposition (PVD),
- nanoszonymi proszkowo (powłoki dyfuzyjne) z wykorzystaniem aktywnych związków chemicznych typu AlCl3,
- uzyskiwanymi w procesie recyklingu odpadów stalowych z wysoką zwartością Cr.
Technologie Magazynowania Energii
Prowadzimy badania naukowe i prace badawczo-wdrożeniowe z zakresu udoskonalania istniejących oraz opracowywania nowych rozwiązań dla sektorów paliwowo-energetycznego
i metalurgicznego. Zespół dysponuje odpowiednio przystosowanymi laboratoriami do wykonywania badań z zakresu elektrochemii, fotochemii, testowania ogniw i akumulatorów, hydrometalurgii, oraz charakteryzacji materiałowej metodami SEM-EDS, XRD oraz UV-Vis.
Zakres działalności obszaru obejmuje:
- Recykling odpadowych akumulatorów litowo-jonowych
- Testowanie materiałów elektrodowych dla nowoczesnych akumulatorów
- Katalityczną produkcję i magazynowanie H2
- Oczyszczanie ścieków przemysłowych
- Elektrochemiczną depolimeryzację biomasy
- Materiały wysokiej czystości w zastosowaniach do fotowoltaiki
Kontakt
Dyrektor Centrum Zaawansowanych Materiałów
Dr hab. inż. Daniel Toboła
e-mail: daniel.tobola@kit.lukasiewicz.gov.pl
tel. +48 12 63 17 251