TÉMACSOPORTOK

A Kerpely Antal Anyagtudományok és technológiák Doktori Iskola 11 témacsoportot fog át: ezen témacsoportok és vezetőik az alábbiak:

Kémiai metallurgia (KM) - Dr. Károly Gyula, egyetemi tanár (DSc)
Öntészet (Ö) - Dr. Dúl Jenő, egyetemi docens (CSc)
Határfelületi- és nanotechnológiák (H) - Dr. Kaptay György, egyetemi tanár (DSc)
Fémek képlékenyalakítása (FK) - Dr. Roósz András, egyetemi tanár (MTA tagja)
Fémtan, hőkezelés (FH) - Dr. Roósz András, egyetemi tanár (MTA tagja)
Anyaginformatika (A) - Dr. Gácsi Zoltán, egyetemi tanár (DSc)
Űranyag tudomány és technológia (Ü) - Dr. Bárczy Pál, professor emeritus (CSc)
Nagyhőmérsékletű berendezések és hőenergiagazdálkodás (E) - Szűcs István, egyetemi tanár (CSc)
Kerámiák és technológiáik (SZ) - Dr. Gömze A. László, egyetemi docens (CSc)
Polimertechnológia (P) - Dr. Marossy Kálmán, egyetemi tanár (PhD)
Kémiai folyamatok és technológiák - Dr. Lakatos János, egyetemi docens (CSc)

A Kémiai Metallurgia témacsoport helye és jelentősége

A témacsoport tulajdonképpen a kémiai metallurgia szakterületébe esik és a vasalapú fémek, a színes- és ritkafémek, a fémötvözetek és egyéb fémtartalmú anyagok adott felhasználási célra legmegfelelőbb formában és minőségben történő előállításával foglalkozó tudományterület. Magába foglalja az ásvány- és ércelőkészítéstől kezdve a piro-, hidro- és elektrometallurgiai úton történő kinyerési módszereket, a nyersfémek raffinálását, vákuummetallurgiai tisztítási, a fémötvözési eljárásokat és a korszerű felhasználási célokat szolgáló legkülönbözőbb fémek és fémtartalmú anyagok (félvezető, hőálló, plasztikus, villamosáram-átalakító, speciális mágneses anyagok stb.) előállítását, továbbá a pormetallurgiai eljárástechnika útján nyerhető speciális anyagok, valamint a másodnyersanyagok és hulladékok hasznosítási lehetőségeinek technikai műveleteit és ezek fejlesztési módszereivel kapcsolatos tudományterületeket.

A témacsoport célja: egyetemi diplomára épülő olyan tudományos továbbképzés megvalósítása, amelynek keretében a képzésben résztvevők a korszerű matematikai, kémiai, mechanikai, fizikai és anyagtudományi alapismeretekre építve elsajátítják a metallurgiai folyamatok és rendszerek tervezésének és fejlesztésének legfontosabb ismereteit, képessé válnak a metallurgiában alkalmazható korszerű mérnöki módszerek elsajátítására, alkalmazására és továbbfejlesztésére.

A felsorolás jelzi, hogy a doktori iskolában a Metallurgia témacsoport azonos a Metallurgia doktori program vasalapú fémek metallurgiája ill. a színes és ritkafémek metallurgiája alprogramban foglaltakkal azzal a különbséggel, hogy a doktori iskolában a Metallurgia témacsoport nem foglalja magában a tömbfázisok határfelületén (pl. a dermedéskor, avagy egyéb fázishatár felületen) lejátszódó fizikai, kémiai és fizikai-kémiai jelenségek vizsgálatát, ezek az utóbbi években növekedett jelentőségük miatt a doktori iskolában a határfelületi jelenségek és technológiák témacsoportként külön kutatási területet alkotnak.


A fémek, fémes anyagok és egyéb anyagok alakítása öntéssel témacsoport helye és jelentősége


Formailag és tartalmilag egyaránt a Metallurgia doktori program ezen című alprogramja tökéletesen egyezik az Anyagtudományok és Technológiák doktori iskola hasonló elnevezésű témacsoportjával : az öntés a mindennapi használati tárgyak, vallási vagy díszítő eszközök előállításában az egyik legősibb eljárás, a folyékony fémnek az előállitani kívánt tárgy negatívjának megfelelő formába való öntése. Az eljárásnak a történelmi múltba merülő eredete okozhatja azt a széles körben elterjedt tévhitet, hogy az öntvények gyártása -vele együtt a kohászat is- ódivatú, primitíven egyszerű, az ember számára megterhelő, a környezet szennyezése szempontjából pedig káros. Ennek éppen az ellenkezője igaz! Az öntés a bonyolult alkatrészek jelenleg elérhető legrugalmasabb alakadó eljárása. Az öntés azon kívül, hogy valamennyi jelentős fém feldolgozására alkalmas eljárás, a könnyű szerkezetes építésben, a megmunkálásban, a szerelésben jelentkező ráfordítások, a gyártástechnológiai eljárások egyszerűsítése terén egyaránt a lehető legszélesebb lehetőségeket nyújtja.

Az öntvénygyártás korábban a munkafolyamatokat befolyásoló tényezők magas száma miatt a lehetséges megoldások kipróbálására, a kudarcot is hozó kisérletezésre hagyatkozott. A munkafolyamatokat ma már korszerű számítástechnikai eljárásokkal szimuláljuk. A számítógépes adatfeldolgozás segítségével az öntészet a megrendelők CAD-szintű technológiáival egyenrangúvá válása folyamatban van, a rendelkezésre álló gyors prototipus fejlesztési módszerek lehetőséget adnak igen rövid időn belül próbaöntvények előállítására.
A megrendelők csúcstechnológiájú termékeihez igazodó minőségi követelményeket a gyártástechnológia messzemenő automatizálásával, a folyamat- és gépvezérléssel, valamint az anyagokról és tulajdonságaikról szerzett tudományos ismeretekkel tudjuk kielégíteni. Mindenek előtt az új anyagok kifejlesztése és az öntészet műszaki fejlődése tárt fel részben új, részben pedig szélesebb alkalmazási lehetőségeket az öntvények előtt.
Az új évezred küszöbén álló öntészetet, ezt a jövőbe mutató gyártástechnológiát a kedvező alkalmazási lehetőségek, a biztonságos és környezetkímélő eljárások jellemzik. Az öntés különösen a nagy ipari országokban játszik nélkülözhetetlen szerepet a csúcstechnológiájú termékek gyártásában. Már ma látható, hogy a minta- és formakészítésre is kiterjedő, a teljes technológia folyamatában CAD-alapú öntészet sikeresen veszi az akadályokat a 3.évezred irányába, hiszen csak így tudja biztonsággal és gyorsan a tervezésnél megkövetelt tulajdonságokat az öntvényekben megvalósítani.

A témacsoport célja az elmondottakból egyértelmű: egyetemi graduális képzésre épülő olyan tudományos továbbképzés megvalósítása, melynek keretében az e témacsoportban kutatásokat végzők tudományos alapismeretekre építve elemzik a forma, az öntvény anyaga, az öntési technológia és az öntvények alaki-felhasználási tulajdonságai közötti összefüggéseket a kornak megfelelő színvonalú mérnöki módszerek és eszközök felhasználásával azért, hogy az új évezred elvárásainak megfelelően fejlődhessen az öntőipar megannyi ismert és feltárásra váró technológiai variánsa.


A határfelületi és nanotechnológiák témacsoport helye és jelentősége

A határfelületi jelenségek és technológiák témacsoport klasszikusan kezelhető lenne más témakörök (például az anyagtudomány, avagy a metallurgia) részterületeként is (ezt tettük a Metallurgia doktori programban), ma azonban a határfelületi jelenségeknek és az ezen jelenségekre épülő technológiáknak világszerte megkülönböztetett figyelmet szentelnek - amit a fokozatosan átalakuló oktatási és kutatási struktúrák is tükröznek -, ezért az Anyagtudományok és technológiák doktori iskola keretében már mi is önálló témacsoportként kívánjuk futtatni az alábbiakra való hivatkozással.

A határfelületi jelenségek és technológiák témacsoport stratégiailag és metodológiailag mind oktatási, mind kutatási szempontból a következő három, egymásra épülő szintre bontható:

A különböző anyagminőségű két- és háromfázisú rendszerek határfelületi jellemzése és modellezése. A határfelület jellemzése egyrészt magában foglalja a modern felületi analitikai eljárásokat, melyek a felület kémiai összetételéről és szerkezetéről adnak képet, másrészt magában foglalja a különféle határfelületi energia meghatározási technikákat. Anyagtudományi szempontból a cél a határfelületi összetétel , a határfelületi szerkezet és a határfelületi energiák minél pontosabb kísérleti meghatározása, és a köztük lévő kapcsolat minél adekvátabb leírása modellek segítségével. Példaként a szilárd kerámia és fémolvadék kétfázisú rendszer határfelületén érvényes összetétel, szerkezet és energia, illetve a köztük lévő kapcsolat vizsgálatát említhetjük meg.

Kapcsolatteremtés az előző pont alatt részletezett határfelületi jellemzők (összetétel, szerkezet és energiák) és a különböző határfelületi technológiákban meg­határozó szerepet játszó jelenségek között azzal a végcéllal, hogy az anyagtechnológiai paramétereket határfelületi szempontból optimalizálni tudjuk, beleértve a határfelület összetételének­/szerkezetének tudatos mérnöki megváltoztatását. A cél a határfelületi technológiákat meghatározó jelenségek vizsgálatán keresztül annak kísérleti és elméleti meghatározása, hogy a határfelületi energiák (illetve az azokat meghatározó összetétel és szerkezet) pontosan hogyan determinálják a végbemenő folyamatok irányát és sebességét. Példaként megemlíthetjük azt a jelenséget, mikor egy fémolvadékban diszper­gálódott mikrométeres kerámiaszemcse és a kristályosodó fém kristályfrontja "találkozik" egymással, és a növekvő szilárd kristály körülnövi, vagy eltolja maga előtt a kerámiaszemcsét. Ez a fiziko-kémiai jelenség a fémmátrixú, kerámiaszemcsékkel erősített kompozit­anyag-gyártás sikerességét alapvetően meghatározza, és az előző pontban említett határfelületi energiák bonyolult függvénye.

A határfelület összetételét és/vagy szerkezetét megváltoztatni képes technológiák tanulmányozása és fejlesztése, amelyek végső soron a megváltoztatott felületi minőségű tömbfázis "effektív" tulajdonságait teszik valamilyen praktikus szempontból értékesebbé (pl. korróziós, mechanikai, katalitikus, mágneses, elektronikai stb. szempontokból), és így minőségi értéktöbbletet képesek létrehozni a tömbfázis mennyiségéhez képest eltörpülő nagyságrendű anyag hozzáadásával vagy egyszerűen csak átformálásával. Ezért az alprogram részét képezi a határfelület módosító eljárások ismertetése és fejlesztése, ideértve a PVD, CVD, plazmaszórásos technikáktól kezdve egészen a klasszikusnak számító (vizes oldatból és sóolvadékból történő) elektrokémiai módszerekig. A témacsoport azonban nemcsak a tömbfázis külső határfelületeinek megváltoztatását célzó technológiákkal, hanem a belső határfelületek módosítását célzó technológiákkal is foglalkozni kíván, legalábbis határfelületi szempontból, azaz pl. a szinterelés, kompozitanyag-gyártás, vagy egyszerűen csak a hőkezelés határfelületi vonatkozású témakörei is részét képezik az oktatási és kutatási tervnek. A témacsoport ezen kívül felvállalja a határfelületi jelenségeken alapuló, és ezen belül kiemelten kezelve a környezetvédelmi célú technológiák oktatását és kutatását is,továbbá azt,hogy a szerkezeti anyagok, illetve azok előállításához használt "segéd"-anyagok széles spektrumára alkalmazzuk a fent részletezett oktatási és kutatási stratégiát. A vizsgált fázisok, melyek határfelületéről a témacsoport ismeretet és kutatási lehetőséget nyújt felsorolásszerűen (és nem fontossági sorrendben) a következők:

a) szilárd fázisok: szilárd fém, szilárd kerámia, szilárd polimer;

b) folyadék fázisok: fémolvadék, sóolvadék, salakolvadék, polimerömledék, vizes oldat, szerves oldat;

c) gőz-gáz halmazállapotú, különböző összetételű fázisok, a levegőtől a különböző reaktív gázokon-gőzökön keresztül az inert gázokig.


Az űranyag tudomány és technológia témacsoport helye és jelentősége

A témacsoporthoz - az általánosabb anyagtudományból kiemelve - az ún. gravitációérzékeny élettelen jelenségek tudományos kutatásai tartoznak. A huszadik század utolsó negyedében megsokasodtak azok a technikai lehetőségek, amelyek módot nyújtanak e jelenségek tanulmányozására. Ilyen lehetőségeket kínálnak egyrészt az ejtőtornyok és ejtőaknák, a ballisztikus rakéták, a parabolapályán haladó repülők, az űrsiklók, az űrholdak és űrállomások, másrészt a centrifugák. Egy sor olyan ismeret keletkezett, amely azt bizonyítja, hogy hétköznapi jelenségek (pl. égés, forrás, dermedés, hő és tömegtranszport stb.) a Földön megszokott 1 g-től eltérő gravitációs körülmények között másképpen játszódnak le, mint egy földi laboratóriumban. A gravitáció szintje szerint megkülönböztetjük a mikrogravitációs (10-3-10-6 g) és a makrogravitációs (g > 1g) állapotokat. Az e körbe tartozó kutatásokat az űrkutatás egyik ágának -üranyagtudomány és technológia- tekintik, s mint a világ legtöbb országában, hazánkban is külön szervezet -Ürkutatási Tudományos Tanács- felügyeli és irányítja ezt a kutatótevékenységet.

A témacsoporthoz tartozó kutatási témákat a kutatás célja tekintetében három nagy csoportra lehet osztani. Az egyik csoportba azok a témák tartoznak, amelyek az űrkutatás technikai eszközei tekintetében jelentenek kihívást: idetartoznak az űrholdak, az űrállomás, az ejtőtorony, az óriáscentrifugák berendezései, kísérleti eszközei, természetesen az illető eszközökhöz szükséges anyagok kifejlesztésével, tulajdonságainak a javításával együtt. A másik nagy csoportba azok a kutatások sorolhatók, amelyek a Földön nem mérhető anyagtulajdonságok meghatározására irányulnak. Ilyenek elsősorban a folyadékok transzporttulajdonságai (hővezető-képesség, diffúziós együttható). A kutatások harmadik típusa anyagok előállításával foglalkozik, s a mikrogravitációs környezettől többféle földi folyamat tökéletesebb szeparálhatóságát ill. végbemenetelét várják. Ilyen folyamat lehet pl. a kristályosítás, a polimerizálás, a likvidszinterelés. Fontos célkitűzés itt az is, hogy az űrkísérlet segítse a folyamat jobb megértését, s így a földi technológiák javítását, ill. új technológiák kifejlesztését.

A Miskolci Egyetem Anyag- és Kohómérnöki Karán húsz éve folyik tudományos tevékenység az űranyagtechnológia területén. A tevékenység kezdete az első magyar űrrepüléshez kötődik (BEALUCA program). Ezt a Krisztallizátor nevű űrkemence modellezése követte. Fémolvadékok formatöltő-képességével, ezt kihasználó technika kialakításával is hosszas kutatások történtek. Kísérletsorozatok folytak növelt gravitációs viszonyok közötti irányított kristályosítással. 1991. óta folynak rövid idejű mikrogravitációs kísérletek a brémai Mikrogravitációs Alkalmazási Központ ejtőtornyában részben szálas eutektikum kristályosítása, részben hővezetési tényező meghatározása tárgyában. A Kar Anyagtudományi Intézetében több űrkutatási eszközt is kifejlesztettek, közöttük az Univerzális Sokzónás Kristályosítót (USK). Ez a berendezés az Interkozmosz keretében eredetileg egy szovjet automata űrholdra (NIKA-T) készült, majd a NASA instrukciói alapján került továbbfejlesztésre.
Az Anyagtudományok és Technológiák doktori iskola keretén belül az űranyagtudomány és technológia témacsoport kiemelését indokolja továbbá az, hogy e témakörökből az utóbbi években a diplomaterveken és TDK dolgozatokon túl MTA doktori, kandidátusi, egyetemi doktori, Ph.D. címek és habilitációs fokozatok is születtek. Itt működik az ország egyetlen Mikrogravitációs Laboratóriuma., s így egyaránt adottak a témacsoport művelésének objektív és szubjektív feltételei..


A nagyhőmérsékletű berendezések és hőenergiagazdálkodás témacsoport helye és jelentősége

A témacsoport célul tűzi ki a hőenergiagazdálkodás tudományos alapját képező tömeg- és hőtranszport, fizikai-kémia és termodinamika terén az egyetemi diploma nyújtotta ismeretek elmélyítését és továbbfejlesztését, valamint az alkalmazott tudományágak, mint a műszaki hőtan, tüzeléstan, anyagtudomány, atmoszférikus környezetvédelem legújabb eredményeinek tudományos szintű megismertetését. Az alprogram részét képezi a tűzálló építőanyagok gyártása, az energiahordozók elégetésével járó környezetszennyezés csökkentése, valamint az egyes gyártási technológiák energiaoptimalizálása is.

A témacsoport a Kar kutatási és infrastrukturális adottságait használja ki azzal, hogy egy olyan tudományos képzésre vállalkozik, amelyik hazánkban új, de jelentősége nagy. A létező, már megtermelt vagy kitermelt energiának ugyanis nagy része hőenergiaként (ipari kemencékben, vegyiparban, hőkezelésben, háztartásokban) hasznosul. Fontos tehát a hőenergia-elosztás és felhasználás optimalizálása és az ezzel járó környezetszennyezés (elsősorban levegőszennyezés) minimalizálása.

A témacsoporton belül doktori cselekményként választható kutatási témák a primer és a szekunder energiahordozók megismerését, valamint az energiafelhasználó (kohászati, villamosenergia-ipari, kémiai, építőanyagipari, kerámiaipari, üvegipari, mezőgazdasági, kommunális) technológiák és berendezéseik megismerését is szolgálják, s a hőenergiagazdálkodás területén a képzés céljai között szerepel olyan tudományosan gondolkozó szakemberek kibocsájtása, akik alkalmasak:

- az alkalmazott berendezések és technológiák optimális hasznosítására és üzemetetésére,

- az adott szerkezet és technológia innovatív korszerűsítésére, új szerkezetek kutatására és létrehozására,

- a gazdaságos hőenergiafelhasználási eljárások bevezetésére, tervezésére, üzemeltetésére,

- a folyamat mérés- és szabályozástechnikai ellenőrzésére és javítására,

- a hőenergiafelhasználáshoz tartozó környezetvédelmi feladatok aktív ellátására,

- a hőenergiafelhasználás tűz- és balesetvédelmi, valamint biztonságtechnikai feltételeinek létrehozására,

- hőenergetikai jellegű üzemzavarok, haváriák gyors és szakszerű elhárítására.


 

Fel