Ultralekkie i wysoko odporne materiały w konstrukcjach motoryzacyjnych
i lotniczych
Główne kierunki badań realizowanych w podobszarze ”ultralekkie i wysoko odporne materiały w konstrukcjach motoryzacyjnych i lotniczych” obejmują wytwarzanie, charakterystykę oraz aplikację materiałów lekkich, materiałów kompozytowych zawierających komponenty mikro i makrostrukturalne, np. węglowe
o nowych, wyższych właściwościach użytkowych, kompozyty metalowo-ceramiczne
z przeznaczeniem do pracy w złożonych warunkach obciążeń, głównie w węzłach tarcia. Opracowywanie i poszerzanie potencjału aplikacyjnego lekkich kompozytów polimerowych, kompozytów żywicznych zawierających nanokomponenty piezoelektryczne pozwalające na monitorowanie konstrukcji, a także zastosowanie materiałów wykazujących efekt pamięci kształtu w kompozytach polimerowych. Naukowcy z Politechniki Śląskiej prowadzą prace naukowo-badawcze w zakresie projektowania, syntezy oraz charakterystyki nowych materiałów ceramicznych o ultra niskim przewodnictwie cieplnym, bazujących na cyrkonianach, ceranach, hafnianach, niobianach i tantalanach pierwiastków ziem rzadkich. W zakresie projektowania
i opracowywania nowych, efektywnych technologii wytwarzania metali i ich stopów prowadzone są prace nad stopami metali lekkich o średniej i wysokiej entropii – HEA oraz nad materiałami gradientowymi – FGM (Functionally Graded Materials), dla aktywnej kontroli hałasu. W obszarze nowoczesnych stopów odlewniczych dla przemysłu motoryzacyjnego specjaliści z Politechniki Śląskiej zajmują się wdrażaniem technologii odlewania stopów metali nieżelaznych, nowoczesnych gatunków żeliw,
a także lekkich, kratownicowych odlewów szkieletowych i warstwowych, m. in. na elementy napędu, obudowy przekładni, łożyska, struktury nośne. W tym również obszarze zespoły badawcze opracowują nowe stopy magnezu i kompozyty na osnowie stopów magnezu o podwyższonej wytrzymałości i odporności na pełzanie, których technologia wytwarzania obejmuje dobór składu chemicznego, ich odlewanie i przeróbkę plastyczną. Prowadzone są badania nad zachowaniem się tego rodzaju materiałów w warunkach naprężeniowego niszczenia korozyjnego - SCC, zwłaszcza w środowiskach zawierających wodór.
Ważnym trendem prowadzonych badań jest poszukiwanie nowych stali
o kontrolowanej strukturze i zwiększonej plastyczności przeznaczonych dla przemysłu motoryzacyjnego. Wysokowytrzymałe stale wielofazowe o szerokim zakresie umocnienia odkształceniowego, pracujące przy obciążeniach dynamicznych, są stosowane na wysokoobciążone elementy szkieletu pojazdów. Synergia właściwości mechanicznych i niższa w porównaniu z konwencjonalnymi stalami gęstość, a także projektowanie struktur nano i ultradrobnoziarnistych stanowi nową jakość stalowych materiałów konstrukcyjnych opracowywanych w Politechnice Śląskiej.
Dzięki współpracy i na potrzeby przemysłu lotniczego w Politechnice Śląskiej prowadzone są prace naukowo-badawcze z zakresu zaawansowanych technik kształtowania wytłoczek z żarowytrzymałych i żaroodpornych nadstopów niklu, metodą kształtowania blach cieczą – hydroforming, a także prace związane ze spawaniem
i napawaniem nowoczesnych stopów metali lekkich, których celem jest określenie możliwości ich łączenia, napawania oraz naprawy wad, powstałych np. w procesie odlewniczym, z wykorzystaniem technologii laserowych, technologii zgrzewania
z mieszaniem w stanie stałym – FSW, a także procesów klejenia.
Materiały i technologie opracowywane przez Naukowców Politechniki Śląskiej wychodzą po za obecnie znane i stosowane rozwiązania, co stwarza duże możliwości wpływu na światową naukę i trendy w obszarze technologii materiałowych.
