1862543666

dr inż. Agnieszka Twardowska - Autoreferat

fizyko-chemicznych. Stechiometrię tego węglika można zapisać w postaci M_nAX _n-i, gdzie M-oznacza metal z grupy przejściowej B układu okresowego, A- metal z grupy A (głównie IMA -IVA), X - węgiel lub azot, a n jest liczbą 1,2 lub 3. Struktura krystaliczna węglika Ti3SiC2, zapewnia właściwości typowe dla ceramiki takie jak niska gęstość, wysoka temperatura topnienia, odporność termiczna, którym towarzyszy niska jak na ceramikę twardość, dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne, zdolność do przenoszenia odkształceń plastycznych, odporność na szok cieplny oraz współczynnik rozszerzalności cieplnej, którego wartość bliższa jest tworzywom metalicznym, niż ceramicznym. Pierwsze prace dotyczące tego węglika ukazały się w latach 60-tych dwudziestego wieku, ale dopiero po opublikowaniu prac zespołu prof. Ludosława Stobierskiego, prof. Andrzeja Lisa (AGH, Kraków) nad otrzymywaniem próbek masywnych metodą samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej SHS zapoczątkowała lawinowe zainteresowanie tym tworzywem przez dzisiejszy świat nauki. Atrakcyjność węglika Ti3SiC2 związana jest z możliwością licznych jego potencjalnych zastosowań wysokotemperaturowych m.in. w projektowaniu narzędzi i części pokrytych powłokami o właściwościach przeciwzużyciowych, również pokryć niskotarciowych. Szczególne trudności związane z otrzymywaniem węglika tytanowo-krzemowego w postaci jednofazowej próbki zainicjowały intensywne prace badawcze nad wykorzystaniem w tym celu metod inżynierii powierzchni, głównie metod CVD oraz PVD. W Polsce badania nad otrzymywaniem tego węglika w formie cienkich warstw i powłok prowadzono np. metodą magnetronową na Politechnice Koszalińskiej. Największe sukcesy w obszarze badań nad tym węglikiem odnieśli naukowcy zespołu dr Michela Barsouma z Drexel University (USA) oraz współpracujący z nim naukowcy z Uppsala University (Szwecja) i Linkoping University (Szwecja). O strategicznym znaczeniu tego tworzywa, jak i metody jego wytwarzania świadczy fakt ograniczenia (zakazu) jego sprzedaży poza Stany Zjednoczone. W Europie jedynym oficjalnym producentem i sprzedawcą proszku (o zawartości <90% masy Ti₃SiC2) pod nazwą Maxthal 321 jest firma Kanthal (Szwecja).Ze względu na twardość (4-12 GPa) oraz skłonność do rozpadu w podwyższonych temperaturach (powyżej 1100°C), węglik tytanowo-krzemowy nie jest wystarczająco dobrym materiałem na narzędzia do obróbki skrawaniem. Aby zwiększyć jego twardość podejmowano np. próby borowania powierzchni Ti3SiC2 lub nakładania warstw.

Materiałom przeznaczonym na narzędzia do obróbki skrawaniem stawiane są bardzo wysokie wymagania. Oprócz wysokiej twardości i odporności na zużycie, maja się także charakteryzować zdolnością do przenoszenia odkształceń plastycznych, opornością na szoki termiczne, stabilnością temperaturową, odpornością chemiczną, niskim współczynnikiem tarcia i doskonałą adhezja do podłoża. Wymagania te nie mogą być jednocześnie spełnione przez żadne ze znanych tworzyw jednofazowych, ale taki zespół właściwości mogą uzyskać w materiale wielofazowym przez powiązanie materiału twardego (węglika, azotku lub borku) z materiałem plastycznym (ale zazwyczaj miękkim) np. w postaci spieku lub powłoki dwu- i wielowarstwowej lub tzw. nano-kompozytowej. Prace badawcze w tym zakresie stanowią główny obiekt moich obecnych zainteresowań zawodowych. Celem naukowym prowadzonych badań jest powiązanie węglika tytanowo-krzemowego z fazami twardymi: diamentem lub dwuborkiem tytanu. Moja działalność naukowa w tym zakresie obejmuje:

•    badaniami możliwości zastosowania Ti3SiC2 jako fazy wiążącej w kompozytach diamentowych, jako zamiennika stosowanego dotychczas kobaltu,

•    badaniami wpływu metody i parametrów otrzymywania powłok typu Ti-Si-C i Ti-B/Ti-Si-C na ich skład chemicznych, rodzaj wiązań chemicznych i mikrostrukturę

•    badaniami wpływu powłoki Ti-Si-C na zwilżalność ceramiki korundowej przez luty miedziane (Cu i Cu-Ag)

•    badaniami wpływu metody otrzymywania powłok Ti-Si-C i Ti-B/Ti-Si-C na stan makronaprężeń w stali AISI 316L.

•    badaniami właściwości mechanicznych i tribologicznych powłok Ti-Si-C i Ti-B/ Ti-Si-C otrzymywanych na podłożach: metalicznym i ceramicznym, metodami ablacji laserowej PLD i dwuwiązkową metodą IBAD.

13