2023-1.2.4-TÉT-2023-00043

Rövid projekt összefoglaló

Az ipar különböző szegmenseiben fontos szerepet töltenek be az eutektikumot tartalmazó öntészeti ötvözetek. Előző és jelenleg is futó nemzetközi projektekben végzett kutatásaink igazolják, hogy a fémek megdermedése közben az olvadékban kialakuló áramlások jelentős mértékű makrodúsulásokat eredményezhetnek. Ez, az elsősorban mesterségesen létrehozott áramlások által előidézett, makrodúsulás olyan pre-eutektikus fázisok kialakulását eredményezheti, amelyek áramlás nélkül nem kristályosodnának és amelyek nagy mértékben képesek megváltoztatni a gyártmányok mechanikai tulajdonságait. A jelenség kísérleti úton történő vizsgálata jelenleg is tart többek között az ESA által vezetett MICAST és CETSOL keretein belül.

Jelen projekt felhasználná a fenti pályázatok tapasztalatait, az ott elért eredményeket. A folyamatok megértéséhez, annak vizsgálatához, hogy a fázisok miért és hogyan jelenhetnek meg különböző morfológiával, szükséges a kristályosodás folyamatát modellezni. A Miskolci Egyetemen a kísérletek elvégzéséhez és kiértékeléséhez minden feltétel adott, míg az olvadék áramlás közbeni megszilárdulás modellezéséhez a leobeni Montanuniversität rendelkezik a szükséges szoftverekkel és tapasztalattal. A két kutatócsoport egyes tagjai között jelenleg is van kapcsolat más intézményeken keresztül. Jelen pályázat kapcsán a két egyetem között közvetlen együttműködés is kialakulhat.

A projekt szakmai célkitűzései a következők:

• Egy új, többfázisú kristályosodási modell fejlesztése, pontosítása.
• A keverés hatására kialakuló kristályosodott mikroszerkezet kialakulásának vizsgálata.
• A numerikus modell validálása kísérleti úton.
• A Miskolci Egyetem és a Montanuniversität közötti szakmai kapcsolat elmélyítése.
• Az új tudományos eredmények publikálása magas színvonalú folyóiratokban.

A leobeni Montanuniversität-tal közösen fejlesztendő, az eutektikumok kristályosodását leíró modell elkészítéséhez, amely modell figyelembe veszi az olvadékban kialakuló áramlások hatását is, a Miskolci Egyetem szolgáltatja azokat a kristályosítással összefüggő adatokat, amelyek a modell fejlesztéséhez és validálásához szükségesek. A szükséges adatokat kísérletekkel és mérésekkel előállítjuk és a partner intézmény részére jelentés formájában továbbítjuk. A jelentés tartalmazza a kristályosítás körülményeit, úgymint a kísérleti összeállítás bemutatása, a kristályosodás során kialakuló hőmérsékletgradiens, a dermedési front mozgásának sebessége és a kristályosodási sebesség. Tartalmazza továbbá a kialakult szerkezet kvantitatív és kvalitatív leírását. A kialakuló szerkezet morfológiáját, a szövetelemek térfogatarányát és az eutektikum mikroszerkezetét leíró paramétereket. A kristályosított mintákról metallográfiai előkészítést követően mikroszkópi felvételeket készítünk. A Montanuniversitat implementálja a miskolci berendezést az általuk használt Ansys Fluent és Ansys Maxwell modellező programokba. Elkészít egy csíraképződési és növekedési modellt a Si kristályosodásához. Meghatározza a Si mozgását a rendszerben. A leobeni egyetem szimulálja az Al-Si eutektikum kristályosodását mágneses keverés nélkül és mágneses keveréssel.