Kompozyty metaliczne o właściwościach anizotropowych z udziałem nanocząstek kryształów warstwowych

Numer: UMO-2014/15/D/ST8/02643
Program/Konkurs: Sonata 8
Jednostka finansująca: NCN
Kierownik projektu: dr hab. inż. Marek Kostecki
Funkcja: lider
Czas realizacji: 2015-2018

Opis
Celem projektu jest zbadanie podstawowych procesów kształtowania właściwości kompozytów poprzez ukierunkowanie kryształów dwuwymiarowych (hBN, MoS2, grafen) w osnowie metalicznej (Al, Cu) w dwustopniowym procesie spiekania metodą SPS. Realizacja celu uwzględnia opis mikrostruktury oraz zjawisk zachodzących w materiale na granicy faz odpowiedzialnych za nowe właściwości wytworzonych kompozytów. Konsekwencją ukierunkowania nanocząstek kryształów warstwowych w osnowie metalicznej będzie anizotropia właściwości (mechanicznych, cieplnych oraz elektrycznych) otrzymanych spieków. W celu syntezy kompozytów zostanie zastosowana metoda metalurgii proszków bazująca na technice spiekania niskonapięciowymi impulsami stałoprądowymi (SPS). Zastosowana metoda wytwarzania daje ogromne możliwości kształtowania mikrostruktury ze względu na prowadzenie procesu: w szerokim zakresie temperatury (do 2400C), w szerokim zakresie prędkości grzania (do 1000°C/min) oraz zastosowania obciążenia do 100kN. Autorzy projektu bazując na literaturze przedmiotu oraz prowadząc badania z wykorzystaniem system SPS, przeprowadzili wstępne próby spiekania materiałów metalicznych z udziałem faz ceramicznych co pozwoliło na sformułowanie następujących hipotez badawczych:

Spiekanie kompozytów metalicznych z udziałem nanocząstek kryształów warstwowych w badanym procesie pozwoli na uzyskanie skonsolidowanego materiału o wysokiej gęstości.
Modyfikacja procesu SPS w celu uzyskania ukierunkowania nanocząstek kryształów warstwowych pozwoli na otrzymanie kompozytów charakteryzujących się właściwościami anizotropowymi/teksturą krystalograficzną i/lub morfologiczną.
Obecność dwuwymiarowych cząstek kryształów warstwowych w osnowie metalicznej zapewni możliwość osiągnięcia w otrzymanych kompozytach wyjątkowych właściwości: mechanicznych, zwłaszcza tribologicznych a także elektrycznych i cieplnych, niemożliwych do osiągnięcia dla kompozytów klasycznych.