L2-2613 Novi kompozitni materiali s kovinsko matrico, ojačano z nanodelci ter izdelani s selektivnim laserskim taljenjem za aplikacije v orodjarstvu

Vodja: Izr. prof. dr. Matjaž Godec

Partnerji:

• Inštitut za kovinske materiale in tehnologije (IMT): Matjaž Godec, Bojan Podgornik, Aleksandra Kocijan,  Danijela Anica Skobir Balantič, Irena Paulin, Črtomir Donik,
• Institut “Jožef Stefan” (IJS): Miran Mozetič, Alenka Vesel
• Kemijski inštitut (KI): Elena Chernyshova, Miran Gaberšček

Sofinancer:

• MARSI GROUP d.o.o. (MARSI)

Cilji raziskav:

Ambiciozen cilj predlaganega projekta obsega razvoj novih MMNC materialov za orodjarske komponente na osnovi optimizacije SLM procesnih parametrov ter inovativnih post-procesnih obdelav na aplikativni ravni, ki bo omogočal neposreden prenos na industrijske aplikacije.

Za dosego ciljev predlaganega projekta so načrtovani naslednji koraki (slika 2). V prvem koraku priprave mešanic bodo predstavljeni štirje skrbno načrtovani postopki mešanja. Dva od štirih postopkov bosta vključevala nove pristope, kot sta mešanje v prašni plazmi za preprečitev aglomeracije delcev in oksidacija prašnih delcev v plazmi.

V drugem koraku optimizacije SLM procesa je poleg optimizacije splošnih procesnih parametrov predvidena še raziskava vpliva vnosa kisika ter atomarnega dušika v atmosfero med procesom. Namen kisikove atmosfere je tvorba nanooksidnih delcev za ojačanje v matrici. Vnos atomarnega dušika v atmosfero je nov pristop, pri katerem se pričakuje delno nitriranje celotnega materiala matrice. Rezultat oziroma uspešnost vsakega postopka bosta ocenjena na podlagi analiziranih mehanskih lastnosti.

V tretjem koraku bodo SLM deli naknadno oziroma post-procesno toplotno obdelani. Izbrani postopki toplotne obdelave, kot je na primer nizkotemperaturno nitriranje v plazmi, bodo prilagojeni za SLM postopek. Postopek nitriranja v plazmi za AM proizvode predstavlja novo in neraziskano raziskovalno smer z vse večjim potencialom za industrijsko rabo, kar smo nedavno predstavili za AM avstenitno nerjavno jeklo [2].

V zadnjem, četrtem koraku bo najbolj obetaven laboratorijsko izdelan SLM MMNC prenesen na industrijsko opremo, kjer bo viden potencial aplikacije za nadaljnji razvoj.

Objave rezultatov projekta:

GODEC, Matjaž, DONIK, Črtomir, KOCIJAN, Aleksandra, PODGORNIK, Bojan, SKOBIR BALANTIČ, Danijela Anica. Effect of post-treated low-temperature plasma nitriding on the wear and corrosion resistance of 316L stainless steel manufactured by laser powder-bed fusion. Additive manufacturing. [Print ed.]. 2020, vol. 32c, str. 1-9, ilustr. ISSN 2214-8604. https://doi.org/10.1016/j.addma.2019.101000, DOI: 10.1016/j.addma.2019.101000. [COBISS.SI-ID 1528746]

GODEC, Matjaž, PODGORNIK, Bojan, KOCIJAN, Aleksandra, DONIK, Črtomir, SKOBIR BALANTIČ, Danijela Anica. Use of plasma nitriding to improve the wear and corrosion resistance of 18Ni-300 maraging steel manufactured by selective laser melting. Scientific reports. 2021, vol. 11, str. 1-12, ilustr. ISSN 2045-2322. https://www.nature.com/articles/s41598-021-82572-y, DOI: 10.1038/s41598-021-82572-y. [COBISS.SI-ID 50534915]

SKOBIR BALANTIČ, Danijela Anica, DONIK, Črtomir, PODGORNIK, Bojan, KOCIJAN, Aleksandra, GODEC, Matjaž. Improving the surface properties of additive-manufactured Inconel 625 by plasma nitriding. Surface & coatings technology. [Print ed.]. 2022, vol. 452, article 129130, str. 1-11. ISSN 0257-8972. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0257897222010519?via%3Dihub, DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.129130. [COBISS.SI-ID 133032451]

GODEC, Matjaž, RUIZ-ZEPEDA, Francisco, PODGORNIK, Bojan, DONIK, Črtomir, KOCIJAN, Aleksandra, SKOBIR BALANTIČ, Danijela Anica. The influence of the plasma-nitriding temperature on the microstructure evolution and surface properties of additive-manufactured 18Ni300 maraging steel. Surface & coatings technology. [Print ed.]. 2022, vol. 433, article 128089, str. 1-12. ISSN 0257-8972. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S025789722200010X?via%3Dihub, DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.128089. [COBISS.SI-ID 94368515]

Aplikativni raziskovalni projekt je sofinanciran s strani ARRS od 1. 09. 2020 za obdobje 3 let.

Sofinanciranje projekta je tudi s strani industrijskega partnerja MARSI GROUP d.o.o.