REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V zadnjih desetletjih narašča zanimanje za izdelavo jekel in modifikacijo njihove mikrostrukture z dodajanjem nano-delcev in sicer z namenom izboljšanja mehanskih lastnosti.Nanotehnologije predstavljajo velik potencial v proizvodnji nano-konstruiranih jekel. Medtem ko so tipične metode izdelave nano-kompozitov s kovinsko osnovo (MMnCs) težavne in drage, je glavna pomanjkljivost procesa litja, aglomeracija nano-delcev in slaba mejna površina med nanodelci in kovinsko matrico. Namen doktorskega dela je bila raziskava možnosti uporabe različnih nano-delcev kot armaturnih elementov v jekleni matrici dodanih pri postopku konvencionalnega litja kovin, ki jih drugače ni moč oz. jih je zelo težko dobiti s termodinamskim procesom izločanja in njihovega vpliva na mikrostrukturo, mehanske in protiobrabne lastnosti. Delo zajema različne metode dodajanja nano-delcev v procesu izdelave in učinek tipa, koncentracije, velikosti in površinske modifikacije nano-delcev, dodanih v jekleno matrico na homogenost mikrostrukture in porazdelitev nano-delcev. Prava kombinacija omenjenih faktorjev lahko zagotovi izboljšano mehansko trdnost, medtem ko se ohranijo ali celo izboljšajo druge lastnosti, kot so žilavost, zmogljivost dušenja, odpornost proti obrabi, obnašanje pri lezenju kot tudi električne in toplotne lastnosti. Rezultati kažejo, da je mogoče tudi s konvencionalnim postopkom litja izdelati nano-kompozit z armirano jekleno matrico in homogeno porazdelitvijo nanodelcev, kar ima za posledico izboljšanje lastnosti. S poudarkom na stabilnosti nano-delcev v jeklu, so obravnavani primerni ojačitveni elementi oz. armature in jeklene matrice. Delo je osredotočenotudi na analizo mejne površine in povezavo med nano-delci in jekleno matrico, pri čemer so bile raziskave, zaradi enostavne dvofazne mikrostrukture, izvedene na primeru nerjavnega avstenitnega jekla (tip AISI 316L). Ugotovili smo, da so lastnosti odvisne od vrste in porazdelitve ojačitvenih nano-delcev. Najboljše rezultate so pokazali nano-delci Al2O3, Y2O3 in TiB2, zmešani z disperzijskim medijem. Pri dodajanju nano-delcev skupaj z disperzijskim sredstvom je bila dosežena bolj enakomerna porazdelitev v kovinski matrici, kar je posledično vplivalo na doseganje višje trdote, odpornosti proti utrujanju in odpornosti proti obrabi, medtem ko sta meja tečenja in natezna trdnost ostali na nivoju referenčnega nemodificiranega jekla. Po drugi strani, pa so armaturni nano-delci zmanjšali visokotemperaturno odpornost proti lezenju pri 650 °C. Glavni razlog tiči v tvorbi σ faze, ki se začne nad 600 °C, kjer imajo dodani nano-delci vlogo nukleacijskih mest za precipitacijo σ faze. Večji delež σ faze se tako pojavlja v materialu, kjer so bili dodani nano-delci, kar ima škodljiv vpliv na visokotemperaturne lastnosti preiskovanega jekla.