Koboltekvivalent alternativt bindemedel i hårdmetaller
- Diarienummer
- SM23-0041
- Projektledare
- Vitos, Levente
- Start- och slutdatum
- 240101-251231
- Beviljat belopp
- 1 487 204 kr
- Förvaltande organisation
- AB Sandvik Coromant
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Fastän utsläppsdirektiven har skärpts under de senaste decennierna, förblir miljöföroreningar en hälsohotande faktor på grund av hårdmetallteknik. Hårdmetaller är en viktig del av massproduktionen inom fordons-, flyg- och konsumentproduktionssektorerna. Idag släpps en stor mängd cancerframkallande koboltpartiklar (Co) ut vid tillverkningen och användningen av hårdmetaller baserade på cementerade karbider. Cementerade karbider är kompositmaterial som består av volframkarbid som hårdfas och Co som bindefas. Många försök till att ersätta Co-bindemedlet har gjorts genom åren, men hittills har ingen annan lösning kunnat ge lika goda egenskaper. Tillsammans med ingenjörerna på Sandvik Coromant AB kommer vi att använda en strategi med flera principer-element-legeringar, stödd av industriell syntes och karakterisering, för att lägga fram en konsekvent väg för att identifiera alternativa bindemedel som undviker alla skadliga element men bibehåller den enastående mekaniska och specifika magnetiska egenskaper avgörande för kvalitetskontrollen. Aktiviteterna kommer att omfatta datorsimuleringar, teoridemonstrationer via seminarier och handledningar och verifieringar genom sätta de teoretiska förutsägelserna och observationer i kontrast med varandra. Mobilitetsprogrammet förväntas resultera i en förbättrad akademisk och praktisk kunskap om de faktorer som styr beteendet hos alternativa binderfas. Förutom ett långvarigt forskningssamarbete planeras gemensamma doktorandprogram.
Populärvetenskaplig beskrivning
Genom världshistorien har materialutvecklingen varit en klar vattendelare. Våra tidsåldrar är döpta efter de material som revolutionerat samhället. Med de globala miljö- och energiproblemen som vi står inför idag, är behovet av utvecklingen av nya material som reducerar miljöförstöring och koldioxidutsläpp enormt för alla industriländer. På senare tid har utvecklingen av traditionella material saktat ner och forskare letar nu efter alternativa lösningar som kan omvälva strategiska områden. Koncentrerade flera principer-element-legeringa (FLEG) är en ny klass innovativa material som uppvisar extraordinära inneboende egenskaper. De representerar en ny strategi inom materialdesign med potential att leda till utvecklandet av unika material med överlägsna egenskaper. FLEG är de mest lovande kandidaterna som kan leda till verkliga genombrott inom en rad industriella sektorer. Exempel på användningsområden är inom utvecklingen av magnetiska värmepumpar och permanentmagneter där vi kan utforma FLEG som optimala magnetiska material; de är utmärkta kandidater inom transport- och konstruktionssektorerna, och som bindematerial i hårdmetalltillämpningar, där hög styrka, höga temperaturer, låg densitet och specifika magnetiska egenskaper behövs. Cementerade karbider är kommersiellt en av de äldsta och mest framgångsrika pulvermetallurgiprodukter. Dessa sammansättningar är väsentligen aggregat av partiklar av volframkarbid, bundna med klistrande kobolt. Eftersom koboltdamm nyligen har omklassificerats som cancerframkallande finns det nu en kapplöpning om att finna alternativ bindefas för hårdmetaller. FLEG är en spännande ny grupp av funktionella material som utlovar stora möjligheter inom tillämpningar av hårdmetaller. Målet med forskningsprogrammet är att etablera en enhetlig teori som förklarar de mångfacetterade strukturella, magnetiska och mekaniska egenskaperna hos FLEG. Detta kommer genomföras genom en världsledande kvantmekanisk modellering och stödjas med experimentell syntes och karakterisering. Vi kommer att utveckla en förutsägande teori så att vi kan utforma och modellera FLEG för specifika magnetiska, strukturella och mekaniska egenskaper för att sedan tillverka, undersöka och utmärka de mest lovande kandidaterna. Genom detta forskningsprogram vill vi bana vägen för framtida design, tillverkning och användning av optimala material för energi-, transport-, och konstruktionssektorn.