ZAŁĄCZNIK 2 AUTOREFERAT przedstawiający opis dorobku i osiągnięć naukowych, w szczególności określonych w art. 16 ust. 2 ustawy w formie papierowej w języku polskim dr inż. Agnieszka Twardowska Instytut Techniki Wydział Matematyczno-Fizyczno-Techniczny Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN w Krakowie Kraków, 27.03.2015
Spis treści 1. Imię i nazwisko... 3 2. Posiadane dyplomy i stopnie naukowe... 3 3. Przebieg pracy zawodowej... 3 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.):... 3 4.1 Cele poznawcze osiągnięć i dorobku przedstawionych do oceny... 4 4.2 Cele technologiczne i aplikacyjne badań naukowy badań przedstawionych do oceny... 5 4.3. Przedmiot badań przedstawianego do oceny osiągnięcia i jego znaczenie dla rozwoju dyscypliny Inżynieria Materiałowa.... 5 5. Pozostałe osiągnięcia naukowo-badawcze... 9 5.1. Działalność prowadzona przed doktoratem... 9 5.1.1. Współpraca naukowa prowadzona przed doktoratem... 10 5.1.2. Aktywny udział w seminariach i konferencjach naukowych przed uzyskaniem stopnia doktora... 11 5.1.3. Prace opublikowane przed uzyskaniem stopnia doktora... 11 5.1.4. Członkostwo w towarzystwach naukowych, praca w komitetach organizacyjnych konferencji naukowych przed uzyskaniem stopnia doktora... 11 5.1.5. Działalność dydaktyczna... 12 5.2. Działalność prowadzona po uzyskaniu stopnia naukowego doktora nauk technicznych... 12 5.2.1. Działalność naukowa... 12 5.2.2. Współpraca naukowa... 17 5.2.3. Członkostwo w towarzystwach naukowych... 18 5.2.4. Działalność dydaktyczno - wychowawcza... 18 5.2.5 Działalność związana z popularyzacją wiedzy technicznej... 19 5.2.6 Działalność organizacyjna... 20 5.2.7 Współpraca z przedsiębiorstwami... 21 6. Pozostała działalność... 21 7. Podsumowanie dorobku naukowego... 21 2
1. Imię i nazwisko Agnieszka Monika Twardowska 2. Posiadane dyplomy i stopnie naukowe: Uzyskany tytuł: magister inżynier Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej. Dziedzina: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Inżynieria Materiałowa Temat pracy magisterskiej: Badania składu fazowego oraz wybranych właściwości fizykochemicznych magnetytu domieszkowanego magnezem Promotor: dr Jadwiga Orewczyk Recenzent: prof. dr hab.inż. Jan Kusiński Data obrony: 09.1994. Uzyskany tytuł: doktor nauk technicznych Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej. Dziedzina naukowa: Inżynieria Materiałowa Specjalność : Inżynieria Powierzchni Temat pracy doktorskiej: Tworzenie struktury stopów na bazie Al-Li-Zr podczas krystalizacji w procesie laserowego spawania. Promotor: prof. dr hab. inż. Jan Kusiński Recenzent zewnętrzny: prof. doc. dr inż. Bogusław Major, Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków Recenzent wewnętrzny: prof. dr hab. inż. Edmund Tasak, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Data obrony: 19.06.2000 r. Praca wyróżniona uchwałą Rady Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH 28.06.2000 r 3. Przebieg pracy zawodowej 1. 10. 2000-30.09.2001 roku zatrudniona na czas nieokreślony na stanowisku asystenta w Instytucie Techniki na Wydziale Matematyczno-Fizyczno-Technicznym Akademii Pedagogicznej w Krakowie. 1.10.2001-30.09.2014 zatrudniona na stanowisku adiunkta w Instytucie Techniki na Wydziale Matematyczno-Fizyczno-Technicznym Akademii Pedagogicznej/ Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie od 1.10. 2014 zatrudniona na stanowisko adiunkta (1/2 etatu) oraz specjalisty naukowo-technicznego (1/2 etatu). 4. Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.): Moje badania realizowane po otrzymaniu stopnia doktora nauk technicznych, stanowiące wkład istotny dla rozwoju dyscypliny naukowej Inżynieria Materiałowa (określony w art. 16. ust. 2 Ustawy), zostały podsumowane w monografii p.t.: 3
Nanostrukturalne powłoki z udziałem dwuborku tytanu do zastosowań przeciwzużyciowych. Otrzymanie nanostrukturalnych powłok z udziałem dwuborku tytanu zwiększających odporność podłoży stalowych i korundowych na zużycie ścierne, przeznaczonych na pokrycia ostrz narzędzi skrawających i powierzchni elementów współpracujących w kontakcie ciernym ze stalą bez użycia cieczy chłodząco-smarujących uważam za znaczące osiągnięcie naukowe. Rozpoznanie stanu wiedzy dotyczącej otrzymywania powłok borkowych, analizy ich mikrostruktury i właściwości oraz w oparciu o własne wyniki otrzymane w tym zakresie, pozwoliły na sformułowanie hipotez naukowych dla dalszych badań. Dobór metody nakładania i jej parametrów pozwala na uzyskanie powłok dwuwarstwowych typu Ti-B/Ti-Si-C o budowie amorficznej lub krystalicznoamorficznych (z udziałem nano-krystalitów dwuborku tytanu) o właściwościach mechanicznych i tribologiczno-zużyciowych zapewniających poprawę odporności powlekanych podłoży na zużycie ścierne. Poprzez nałożenie powłoki Ti-B na powierzchnie spieków korundowych możliwe jest podwyższenie trwałości tego typu ostrz narzędziowych poprzez poprawę ich odporności na zużycie w wyniku zwiększenia twardości powierzchni oraz obniżenie tarcia, przy wykorzystaniu produktów reakcji tribochemicznych (utleniania) aktywowanych cieplnie podczas obróbki skrawaniem stali, prowadzonej bez użycia cieczy chłodzącosmarujących. 4.1 Cele poznawcze osiągnięć i dorobku przedstawionych do oceny Oryginalne badania naukowe stanowiące autorski wkład przyczyniający się istotnie do rozwoju dyscypliny Inżynieria Materiałowa w specjalności Inżynieria Powierzchni obejmują : 1. Wykazanie ścisłego związku pomiędzy procesem zastosowanym do nakładania powłok typu Ti-B/Ti-Si-C a ich budową, właściwościami mechanicznymi i tribologicznozużyciowymi. 2. Wykazanie zależności charakteru i wielkości naprężeń wewnętrznych występujących w systemie powłoka-podłoże od rodzaju procesu fizycznego jaki wykorzystywany jest do osadzania powłok z fazy gazowej (ablacja laserowa, wspomagane jonowo rozpylanie jonowe). 3. Wykazanie związku pomiędzy wielkością i charakterem naprężeń wewnętrznych występujących w podłożu stalowym pokrytym powłoką Ti-B/Ti-Si-C, a odpornością systemu powłoka-podłoże na zużycie ścierne we współpracy ze stalą, korundem oraz diamentem. 4. Opracowanie metodyki badań cienkich warstw i powłok typu Ti-B oraz Ti-Si-C z uwzględnieniem ich specyfiki, jako przedmiotu badań (zawartość boru i węgla w składzie chemicznym, wielofazowa budowa z udziałem fazy amorficznej lub nanometrycznej). 5. Praktyczne wykorzystanie metodyki badawczej w celu dogłębnej charakterystyki otrzymanych powłok i doboru warunków i parametrów procesów PLD oraz DB IBAD dla wytworzenia powłok o najlepszych właściwościach mechanicznych i tribologicznozużyciowych. 6. Określenie warunków nakładania gęstych i ciągłych powłok o budowie amorficznej lub amorficzno-krystalicznej (tzw. nanokompozytowej) typu Ti-Si-C oraz Ti-B/Ti-Si-C na podłoża stalowe metodami PVD, przy wykorzystaniu różnych procesów fizycznych: ablacji laserowej (metoda PLD) oraz rozpylania jonowego (metoda dwuwiązkowa IBAD). 7. Otrzymanie cienkich warstw i powłok amorficznych typu a-tibx oraz nanokompozytowych typu nc-tib 2/a-TiBx (w których dwuborek tytanu występuje w 4
postaci nanokrystalitów rozproszonych w amorficznej osnowie a-tibx), o różnym udziale objętościowym fazy TiB 2. 8. Analiza procesu niszczenia systemu powłoka- podłoże przy użyciu zaawansowanych metod mikroskopii elektronowej skaningowej i skaningowo-transmisyjnej i transmisyjnej. 9. Otrzymanie cienkich warstw typu a-tixsiyc na podłożu stalowym, zastosowanie ich, jako międzywarstw w powłokach złożonych typu Ti-B/Ti-Si-C, wykazujących w procesie niszczenia powłok pod wpływem przyłożonego obciążenia skupionego, zdolność pochłaniania nadmiaru energii odkształcenia. 10. Wykazanie korzystnego wpływu reakcji tribo-chemicznych zachodzących pomiędzy powłoką Ti-B a atmosferą obróbki stali, prowadzonej z dużymi szybkościami skrawania bez użycia cieczy-chłodząco smarujących, na zwiększenie odporności na zużycie ostrz narzędzi korundowych pokrytych taką powłoką. 4.2 Cele technologiczne i aplikacyjne badań naukowy badań przedstawionych do oceny Obok wymienionych wyżej wartości naukowych, uzyskane wyniki badań własnych pozwoliły na osiągnięcie celów technologicznych i aplikacyjnych obejmujących: 1. Określenie warunków otrzymywania na podłożu stalowym powłok typu Ti-Si-C o budowie amorficznej lub amorficzno-krystalicznej (tj. z udziałem nanokrystalitów faz Ti 5Si 3C, TiSi 2) o dobrych właściwościach mechanicznych i tribologicznych, pozwalających na zastosowanie ich jako smaru stałego przeznaczonego do współpracy ze stalą, w atmosferze powietrza o normalnej wilgotności. 2. Wykazanie korzystnego wpływu obecności nanokrystalicznego dwuborku tytanu w powłokach przeciwzużyciowych typu Ti-B/Ti-Si-C na właściwości mechaniczne oraz tribologiczne pokrytych podłoży stalowych współpracujących ze stalą, korundem oraz diamentem. 3. Określenie warunków nakładania powłok Ti-B na podłoża ze spieków Al 2O 3 oraz opracowanie narzędzi skrawających w postaci wymiennych płytek wieloostrzowych pokrytych tego typu powłoką, przeznaczonych do wysokowydajnej obróbki skrawaniem twardych stali, prowadzonej bez użycia cieczy chłodząco-smarujących. Zgłoszenie patentowe nr P.410047, z dnia 3.11.2014, Urząd Patentowy RP, tytuł wynalazku: Sposób nakładania powłoki Ti-B na podłoże ceramiczne Al 2O 3, powłoka Ti-B naniesiona na podłoże ceramiczne Al 2O 3 tym sposobem oraz wyroby ceramiczne, zwłaszcza narzędzia skrawające na bazie Al 2O 3 pokryte powłoką Ti-B, Autorzy wynalazku: A. Twardowska, B. Rajchel, L. Jaworska, zgłaszający Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie). 4.3. Przedmiot badań przedstawianego do oceny osiągnięcia i jego znaczenie dla rozwoju dyscypliny Inżynieria Materiałowa. Istotnym kryterium przydatności materiału do zastosowań przeciwzużyciowych jest wysoka twardość, sztywność, stabilność temperaturowa oraz niski współczynnik tarcia. Sprawdzoną metodą podwyższania odporności materiałów na zużycie jest nakładanie na ich powierzchnie powłok. Ważną grupą tworzyw stosowanych na powłoki ochronne do zastosowań tribologicznych są azotki, węgliki, węgliko-azotki oraz borki metali grup przejściowych, takich jak Ti, Ta, Zr, W, Cr czy V [1,2]. Są one osadzane na powierzchniach podłoży ceramicznych najczęściej z fazy gazowej metodami chemicznymi (CVD) lub z wykorzystaniem procesów fizycznych (PVD): rozpylania, odparowywania, czy ablacji laserowej. Procesy PVD nie wymagają wysokich temperatur, co umożliwia użycie podłoży metalicznych, preferowanych 5
przez przemysł maszynowy. Szczególnie korzystne warunki ze względu na mikrostrukturę i właściwości osadzanych powłok występują w procesach osadzania wykorzystujących plazmę lub wysokoenergetyczną wiązkę jonów. Kontrolowane bombardowanie jonami wzrastającej powłoki sprzyja zwiększonej ruchliwość atomów osadzających się na powierzchni podłoża, co prowadzi do uzyskania drobniejszego ziarna, stosunkowo niskiego poziomu naprężeń wewnętrznych o charakterze ściskającym oraz lepszej adhezji powłoki do podłoży. Zarówno mniejszy rozmiar krystalitów, jak i obecność naprężeń ściskających, jest korzystne ze względu na twardość, której wartość dla materiału otrzymanego w postaci cienkiej warstwy czy powłoki jest znacznie wyższa w porównaniu do twardości próbek masywnych. Rozwój technik PVD pozwala obecnie na łatwe otrzymanie materiału o twardości Vickersa od 20-30 GPa. Ze wzrostem możliwości technik osadzania, rosną jednak oczekiwania przemysłu narzędziowego wobec powłok o wysokiej odporności na zużycie, co obecnie wymaga stosowania materiałów o twardości przekraczającej 30 GPa, a jednocześnie mających wysoką wartość modułu Younga oraz wystarczającą stabilność w przewidywanym środowisku pracy narzędzia (temperatura, atmosfera). Pomimo istnienia wielu materiałów o wysokiej twardości, wybór kandydatów spełniających wszystkie ww. kryteria jest bardzo ograniczony. Regularny azotek boru i powłoki diamentopodobne DLC (diamond-like carbon) mają wprawdzie wysokie twardości i niski współczynnik tarcia (w próżni), ale ze względu na ich metastabilny charakter i stosunkowo łatwe utlenianie, ich potencjalne zastosowanie jest nadal związane z koniecznością znalezienia rozwiązań dla wielu problemów, np. obniżenia poziomu naprężeń wewnętrznych (>10 GPa), co obecnie uniemożliwia wytworzenie powłoki DLC o grubości >1 mikrometra. Materiały supertwarde nanokrystaliczno-amorficzne mogą sprostać wszystkim stawianym wyżej wymaganiom, czego doskonałym przykładem są powłoki tzw. nanokompozytowe nc-tin/a-si 3N 4, które charakteryzuje bardzo wysoka twardość (HV >60 GPa), przy jednocześnie dobrej ciągliwości. Szybki sukces komercyjny powłok nanokompozytowych nc-tin/a-si 3N 4 zmotywował środowisko inżynierii materiałowej do podjęcia intensywnych prac nad otrzymywaniem materiałów o podobnej budowie z innych układów, w których występują twarde węgliki, azotki i borki metali grup przejściowych układu okresowego. W przypadku powłok, badania te zasadniczo koncentrują się wokół trzech typów: (1) powłok prostych (monolitycznych) tzw. nanokompozytowych - złożonych z cząstek twardej fazy o wielkości kilku-, kilkunastu nanometrów i ciągliwej osnowy drugiej fazy - najczęściej amorficznej, (2) powłok gradientowych - np. z założonym gradientem stężenia faz (i związanych z nimi zmianami właściwości) na grubości powłoki oraz (3) powłok złożonych (warstwowych) składających się z co najmniej dwóch warstw materiałów, których rodzaj i sekwencja są precyzyjnie dobierane w celu uzyskania pożądanych właściwości systemu powłoka podłoże, odpowiadających stawianym wymaganiom aplikacyjnym. Dwuborek tytanu TiB 2 jest materiałem o niskiej gęstości, wysokiej temperaturze topnienia, wysokiej twardości i module Younga. Jest odporny na utlenianie i stabilny termodynamicznie, a ponadto jest dobrym przewodnikiem cieplnym i elektrycznym, co czyni go atrakcyjnym materiałem dla wielu zastosowań, w tym dla przemysłu narzędziowego. Głównym problemem związanym z wykorzystaniem dwuborku tytanu jest anizotropia współczynnika rozszerzalności cieplnej, której efektem jest powstawanie mikropęknięć w tym materiale zarówno na etapie jego syntezy jak i cykli cieplnych występujących np. podczas procesu konsolidacji proszków TiB 2 na drodze spiekania. Temperatura spiekania dwuborku tytanu jest wysoka co znacznie podnosi koszty wytwarzania spieków, a ponadto sprzyja tworzeniu się mikropęknięć w spieku podczas chłodzenia i w efekcie skutkuje niską jego odpornością na pękanie. Ze względu na kruchość, dwuborek tytanu nie znalazł zastosowania jako materiał jednofazowy. Jest jednak stosowany jako faza wzmacniająca np. w kompozytach na osnowie korundowej, czy węglikowej (SiC, TiCx), przeznaczonych na narzędzia do wysokowydajnej obróbki skrawaniem. Udział dwuborku tytanu w tych spiekach jest ograniczony. W przypadku kompozytów Al 2O 3/TiB 2, zawartość dwuborku tytanu nie przekracza 8% objętości, ponieważ przy wyższych zawartościach dodatku TiB 2 obserwuje się znaczne pogorszenie odporności tych spieków na pękanie. Inżynieria powierzchni stwarza możliwość szerszego wykorzystania dwuborku tytanu np. w postaci powłok ochronnych na narzędziach, czy powierzchniach 6
wyrobów pracujących w kontakcie ciernym. Jednofazowe powłoki TiB 2 są stosunkowo łatwo otrzymywane np. metodami CVD, ale podobnie do próbek masywnych są kruche. W analogii do tworzyw nanokompozytowych nc-tin/a-si 3N 4 możliwe jest otrzymanie powłok twardych i odpornych na pękanie z udziałem TiB 2 poprzez rozproszenie cząstek tej fazy w ciągliwej osnowie. Badania w tym zakresie prowadzono np. w układach Ti-B-C, Ti-B-N, Ti-B-Si-N wykorzystując jako osnowę amorficzny węgiel a-c, DLC, tytan czy TiN. Fazy z układu Ti-Si-C, takie jak TiCx, SiC, TiSi 2, Ti 5Si 3C, czy Ti 3SiC 2 stwarzają możliwość uzyskania powłok nanostrukturalnych z udziałem dwuborku tytanu o wysokich właściwościach mechanicznych i tribologiczno-zużyciowych. W przypadku powiązania dwuborku tytanu z węglikiem Ti 3SiC 2 istnieje możliwość uzyskania powłok o bardzo dobrej przewodności elektrycznej i cieplnej. Silna konkurencja prac prowadzonych w tym obszarze wynika z bardzo licznych możliwości wykorzystania tworzyw typu TiB 2/Ti 3SiC 2 np. w przemyśle narzędziowym, maszynowym, elektrycznym (kontakty elektryczne), kosmicznym (bariery cieplne), czy zbrojeniowym. Przedstawione do oceny moje osiągnięcia dotyczące otrzymywania cienkich warstw i powłok nanostrukturalnych z układów Ti-B oraz Ti-Si-C metodą dwuwiązkową IBAD oraz metodą ablacji laserowej PLD na podłożach ceramicznych i metalicznych w pełni wpisują się w obszar wyżej wspomnianych badań. Powłoki typu Ti-B/Ti-Si-C zaprojektowano jako jedno-, dwu- i wielowarstwowe. Zależnie od rodzaju procesu nakładania powłoki oraz zastosowanych jego parametrów, otrzymano warstwy Ti-B o budowie amorficznej lub amorficzno-krystalicznej, w której z nanokrystaliczny TiB 2 rozproszony jest w amorficznej osnowie a-tibx, co odpowiada wyżej wspomnianej koncepcji powłok nanokompozytowych. Udział fazy amorficznej a-tibx i wielkość krystalitów TiB 2 może być kontrolowany na drodze obróbki cieplnej prowadzonej po procesie nakładania powłok, tak aby efektywnie brała udział w rozpraszaniu i wikłaniu drogi propagującemu pęknięciu. Dla wzmocnienia tego efektu w powłokach z udziałem dwuborku tytanu otrzymywanych na stali, wprowadziłam dodatkową międzywarstwę TixSiyC, która podobnie jak węglik Ti 3SiC 2 wykazuje zdolność pochłaniania nadmiaru energii odkształcenia. Poza możliwością licznych aplikacji, badania nad otrzymywaniem materiałów amorficznych oraz amorficzno-nanokrystalicznych z udziałem dwuborku tytanu mają istotne znaczenie poznawcze. Jak wspomniano wcześniej, celem naukowym przeprowadzonych badań było przede wszystkim wychwycenie relacji pomiędzy procesem otrzymywania powłok z udziałem dwuborku tytanu a ich mikrostrukturą i właściwościami mechanicznymi i tribologicznozużyciowymi. Natomiast ich celem utylitarnym było określenie parametrów nakładania powłok typu Ti-B oraz Ti-B/Ti-Si-C, które ze względu na budowę mikrostrukturalną, właściwości mechaniczne, tribologiczno-zużyciowe oraz adhezję do podłoży stalowych i ceramicznych, będą mogły być wykorzystane na pokrycia ostrz narzędzi przeznaczonych do wysokowydajnej obróbki skrawaniem prowadzonej bez użycia cieczy chłodząco-smarujących oraz na powłoki ochronne wyrobów współpracujących w kontakcie ciernym ze stalą. W monografii Nanostrukturalne powłoki z udziałem dwuborku tytanu do zastosowań przeciwzużyciowych przedstawiłam oryginalne badania dotyczące otrzymywania cienkich warstw typu Ti-Si-C, powłok dwuwarstwowych typu Ti-B/Ti-Si-C na podłożu ze stali AISI 316l metodami PLD oraz DB IBAD oraz powłok Ti-B otrzymywanych na powierzchni narzędzi ceramicznych (spieki Al 2O 3) metodą DB IBAD. Pracę rozpoczyna wprowadzenie, w którym w sposób syntetyczny omówiłam najważniejsze zagadnienia dotyczące nowoczesnych materiałów nanostrukturalnych, ich unikalnych właściwości i możliwości ich wykorzystania w projektowaniu nowoczesnych narzędzi, w kontekście obecnie obowiązujących trendów w obróbce skrawaniem. W dalszej części pracy przedstawiłam podstawowe zagadnienia dotyczące zużycia narzędzi skrawających oraz sposobów przeciwdziałania temu zjawisku. Ponieważ prawidłowym mechanizmem zużycia narzędzi skrawających jest zużycie ścierne, dla przeciwdziałania tego typu zużyciu dąży się do podwyższenia twardości tworzywa i obniżenie tarcia w strefie kontaktu narzędzia z przedmiotem obrabianym. Oba te rozwiązania mogą być z powodzeniem zrealizowane poprzez nałożenie powłoki na ostrza narzędzia. Przedstawiłam najważniejsze osiągnięcia dotyczące otrzymywania twardych i ciągliwych materiałów o budowie amorficzno-krystalicznej (tzw. nanokompozytowej) i na ich tle przedstawiłam koncepcję nanostrukturalnych powłok tzw. samoadaptujących się, 7
zaproponowaną przez Żabińskiego. Pomysł powłoki nanostrukturalnej o cechach samoadaptujących się do warunków pracy zakłada wielofazową jej budowę, przy czym w amorficznej osnowie oprócz twardej fazy nanokrystalicznej występuje faza (lub fazy) o właściwościach samosmarnych (w postaci nanokrystalicznej lub amorficznej). Podobnie jak w przypadku supertwardych materiałów nanokompozytowych nc-tin/a-si 3N 4, stabilność cieplna składu fazowego powłoki jest wymagana. Wzrost temperatury nie powinien powodować przemian fazowych w powłoce, a fazy składowe nie powinny tworzyć między sobą ciągłych roztworów stałych, ani nie wchodzić ze sobą w reakcje chemiczne. W przedstawionym do oceny osiągnięciu opracowałam powłoki odporne na zużycie ścierne wykazujące cechy samoadaptacyjne do warunków pracy, przyjmując ww. koncepcję ich budowy nanostrukturalnej z tą różnicą, że faza o cechach samosmarnych nie jest rozproszona w objętości powłoki, ale powstaje na jej powierzchni, jako produkt reakcji tribochemicznych (boru z powietrzem atmosferycznym), aktywowanych cieplnie na skutek tarcia. Takie rozwiązanie pozwala na efektywne obniżenie współczynnika tarcia w obszarze kontaktu, przy zachowaniu wysokich właściwości mechanicznych materiału powłoki. Jest to korzystniejsze rozwiązanie, ponieważ powstające produkty utleniania powłoki o cechach smaru stałego (lub ciekłego) powstają w miarę zużywania się powłoki, dokładnie tam, gdzie są potrzebne do zmniejszenia tarcia (i odprowadzenia ciepła). Ponieważ warstwa smarująca powstaje w bardzo ograniczonym obszarze powierzchni, zasadniczo nie wpływa na właściwości mechaniczne głębszych warstw powłoki. W przypadku wprowadzenia smaru stałego do objętości materiału powłoki, tak jak jest to założone przez Żabińskiego, udział smaru jako składnika strukturalnego o zazwyczaj niskiej twardości musi być precyzyjnie dobrany. Udział fazy smarującej jest ustalona na drodze kompromisu pomiędzy współczynnikiem tarcia w analizowanym skojarzeniu ciernym, a właściwościami mechanicznymi powłoki. Wykorzystanie produktów reakcji tribochemicznych w projektowniu powłok z udziałem TiB 2 jest moim własnym oryginalnym pomysłem opartym na wynikach wstępnie przeprowadzonych testów zużyciowych powłok Ti-B oraz analizy składu chemicznego na ich powierzchni metodą XPS. Prace wykorzystujące podobne rozwiązanie dla układów zawierających bor (np. cbn), pojawiające się w literaturze jako stosunkowo nowy kierunek badań prowadzonych w obszarze nowoczesnych powłok przeciwzużyciowych. W przedstawionych do oceny badaniach wykazałam, że zastosowanie powłok amorficzno-krystalicznych z układu Ti-B zapewnia zwiększenie odporności na zużycie ścierne pokrywanych podłoży przy wykorzystaniu efektu podwyższenie twardości powierzchni wynikającej z obecności cząstek twardej fazy TiB 2 oraz efektywne obniżenie współczynnika tarcia. Dla uzyskania pożądanego składu chemicznego, fazowego oraz mikrostruktury powłok oraz związanych z nimi właściwościami systemu powłoka podłoże, (ze szczególnym uwzględnieniem adhezji powłoki do podłoży), przyjęto kluczową rolę metody wykorzystanej do nakładania powłok oraz jej parametrów. Osiągnięcie wyznaczonych celów poznawczych i aplikacyjnych było uzależnione od pomyślnego określenia rodzaju procesu fizycznego wykorzystywanego do nakładania powłok i jego parametrów na pierwszym etapie zaplanowanego eksperymentu. W przypadku metody PLD dobór parametrów mógł być dokonany jedynie na drodze eksperymentalnej - metodą kolejnych przybliżeń popartą analizą literatury oraz własnym doświadczeniem. W przypadku metody dwuwiązkowej IBAD, zakres parametrów osadzania określono wstępnie na drodze symulacji komputerowej procesu rozpylania jonowego i ostatecznie zweryfikowano na drodze eksperymentalnej, czemu posłużyła szczegółowa charakterystyka powłok typu Ti-Si-C, Ti- B/Ti-Si-C nałożonych na podłoża stalowe (AISI 316L), obejmująca badania wiązań chemicznych przeprowadzone metodą spektroskopii XPS oraz Ramana oraz kompleksowe badania mikrostrukturalne. Wysoką jakość otrzymanych powłok i ich przydatność na pokrycia zwiększające odporność na zużycie ścierne stali, potwierdziły badania właściwości mechanicznych oraz tribologiczno zużyciowych (w skojarzeniu ze stalą, korundem i diamentem). W oparciu o dokonaną analizę, określono najkorzystniejsze parametry procesów DB IBAD oraz PLD zapewniających wysokie właściwości użytkowe badanego systemu powłoka -podłoże. Za szczególnie cenne ze względów poznawczych, uważam badania wiązań chemicznych metodą spektoskopii Ramana oraz badania mikrostrukturalne przeprowadzone metodami transmisyjnej mikroskopii elektronowej, w tym obserwacje wysokorozdzielcze 8
prowadzone na cienkich foliach przygotowanych metodą FIB. Badania mikrostrukturalne umożliwiły zidentyfikowanie faz nanokrystalicznych obecnych w poszczególnych warstwach powłoki na podstawie bezpośrednich pomiarów kątów i odległości d hkl między płaszczyznami na zarejestrowanych obrazach wysokorozdzielczych oraz w oparciu o szybkie transformaty Fouriera (FFT) oraz ich transformaty odwrotne (IFFT). Istotną wartość poznawczą ma również analiza mechanizmu niszczenia badanego systemu powłoka podłoże, przeprowadzona w oparciu o badania TEM i STEM na cienkich foliach wykonanych w przekrojach poprzecznych pokrytych podłoży, pobranych do badań metodą FIB z toru tarcia. Wykazałam, że w końcowym etapie niszczenia powłoki w teście zarysowania, występuje silne odkształcenie plastyczne podłoża, które skutkuje wypychaniem materiału podłoża przez trzpień, co powoduje wytworzenie w powłoce naprężeń rozciągających, doprowadzających do pękania kohezyjnego w warstwie zewnętrznej Ti-B oraz na granicy powłoki z podłożem. W porównaniu do powłok nakładanych metodą PLD, powłoki otrzymane metodą DB IBAD wykazały znacznie wyższą odporność na ścieranie i lepszą adhezję do podłoży stalowych, dlatego ten proces (jako korzystniejszy) zastosowano do nałożenia powłok Ti-B na powierzchnie spieków na bazie Al 2O 3. W testach nakłucia (nanoindentacji), zarysowania (scratch-test) i zużyciowych (ball-ondisc, pin-on-disc) wykazałam korzystny wpływ powłoki Ti-B na właściwości mechaniczne, tribologiczno-zużyciowe tychże spieków, a w teście pracą w próbie toczenia stali- na właściwości skrawne ostrz narzędzi korundowych pokrytych taka powłoką. Uzyskane oryginalne wyniki wykorzystałam jako podstawę zgłoszonego wynalazku w Urzędzie Patentowym Rzeczpospolitej Polskiej, którego jestem współautorką. 5. Pozostałe osiągnięcia naukowo-badawcze Od momentu wyboru kierunku studiów, poprzez wybór specjalności, tematu pracy magisterskiej i doktorskiej aż do chwili obecnej, moje zainteresowania naukowe skupiają się wokół Inżynierii Materiałowej. W trakcie studiów doktoranckich obszar moich zainteresowań zawęził się do nowo wydzielonej wówczas specjalności Inżynieria Powierzchni, w obrębie której zasadniczo pozostaję. Powadzona przeze mnie działalność naukowo badawcza obejmuje dwa okresy: przed i po uzyskaniu stopnia doktora nauk technicznych. Granica pomiędzy tymi okresami zbiega się czasowo z podjęciem przeze mnie zatrudnienia w Instytucie Techniki, Akademii Pedagogicznej w Krakowie (obecnie Uniwersytecie Pedagogicznym im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie). Tematem łączącym oba te okresy jest zastosowanie wysokoenergetycznych wiązek (światła, jonów) w procesach otrzymywania materiałów oraz kształtowania ich struktury i właściwości. 5.1. Działalność prowadzona przed doktoratem W roku 1989 ukończyłam II Liceum Ogólnokształcące im. Joachima Chreptowicza w Ostrowcu Świętokrzyskim. W tym samym roku zdałam egzamin wstępny i rozpoczęłam studia na Wydziale Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Akademii Górniczo Hutniczej im. St. Staszica w Krakowie, na kierunku Inżynieria Materiałowa, w specjalności stale i stopy o specjalnych własnościach. Od roku 1992, studia kontynuowałam w ramach indywidualnego toku, co umożliwiło rozszerzenie ówczesnego programu studiów o przedmioty z zakresu fizyki ciała stałego, w tym: metod otrzymywania i badania cienkich warstw oraz materiałów monokrystalicznych. Indywidualny tok studiów umożliwił pełniejsze przygotowanie do prowadzenia badań w ramach pracy magisterskiej, a także pozwolił na uczestnictwo w trzymiesięcznym stypendium zagranicznym TEMPUS. Byłam pierwszą studentką Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH uczestniczącą w tymże stypendium, jedyną spośród zakwalifikowanych wówczas 16 osób. Stypendium było finansowane przez Unię Europejskiej w ramach współpracy instytucjonalnej Unii Europejskiej z krajami partnerskimi z Europy Wschodniej. Stypendium to zakończyło się egzaminem i uzyskaniem przeze mnie dyplomu Ecole Supérieure de Commerce et d'administration des Entreprises, Le Mans (Francja). Praktykę dyplomową i pracę magisterską realizowałam w Zakładzie Inżynierii i Analiz Materiałów pod opieką dr Jadwigi Orewczyk. Badania realizowane w ramach praktyki 9
dyplomowej dotyczyły otrzymywania monokryształów magnetytu domieszkowanego magnezem na drodze przetapiania strefowego wsadu polikrystalicznego (w kontrolowanej atmosferze), przy użyciu zarodka o znanej orientacji krystalograficznej. W badaniach tych wykorzystano monokrystalizator CYBERSTAR o unikatowej konstrukcji (Grenoble, Francja), w którym wiązkę światła emitowanego przez lampę ksenonową ogniskowano na wsadzie polikrystalicznym przy pomocy układu optycznego. Studia wyższe ukończyłam w 1994 roku obroną pracy magisterskiej pt. Badania składu fazowego oraz wybranych właściwości fizykochemicznych magnetytu domieszkowanego magnezem, której wyniki zostały zaprezentowane na 14th International Congress on X-ray Optics and Microanalysis ICXOM w Guanzhou (Chiny), w 1995 roku i opublikowane w materiałach konferencyjnych, a w 1997 roku także opublikowane w Journal of Trace and Microprobe Techniques, Volume 15, Issue 4 (1997), str. 435-438. Od września 1994 roku pogłębiałam swoją wiedze i umiejętności badawcze pod opieką profesora Jana Kusińskiego jako Wykonawca badań statutowych AGH pt. Formowanie struktury i własności metali i stopów w warunkach nierównowagowych tzw. szybkiej krystalizacji, w procesie laserowego przetapiania. Prace te ukierunkowały moje ówczesne i obecne zainteresowania zawodowe na zastosowanie wiązki laserowej w inżynierii powierzchni oraz w procesach spajania metali oraz ich stopów. Studia doktoranckie rozpoczęłam w październiku 1995 roku na Wydziale Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Akademii Górniczo- Hutniczej w Krakowie, uzyskując stypendium doktoranckie. Badania własne stanowiące integralną część mojej późniejszej pracy doktorskiej realizowałam w Zakładzie Inżynierii i Analiz Materiałów AGH, pod opieką naukową profesora Jana Kusińskiego Badania te dotyczyły optymalizacji procesu laserowego spawania stopów Al-Cu-Li-Mg-Zr serii AA2090- AA2091. tj. doboru parametrów procesu laserowego spawania dla zapewnienia wysokiej jakości i właściwości mechanicznych spoin. Wobec możliwości ich dalszej poprawy na drodze obróbki cieplnej prowadzonej po procesie spawania, przeprowadziłam dalsze badania. Do najważniejszych realizowanych wówczas prac zaliczam: badania procesu laserowego spawania tzw. przewodnościowego oraz przebiegającego w warunkach głębokiej penetracji wiązki laserowej tzw. key-hole welding badania wpływu parametrów spawania na jakość spoin, ich mikrostrukturę i właściwości mechaniczne złączy laserowych, modelowanie pól temperatury, powstałych w materiale spawanym w wyniku oddziaływania poruszającego się źródła spawalniczego, przy uwzględnieniu modelu źródła ciepła jako punktowego oraz liniowego, badania wpływu parametrów obróbki cieplnej (temperatury i czasu starzenia) na właściwości mechaniczne złączy laserowych w obszarze spoiny oraz strefy wpływu ciepła 5.1.1. Współpraca naukowa prowadzona przed doktoratem Realizacja zadań badawczych zaplanowanych w ramach pracy doktorskiej odbywała się we współpracy z Instytutem Podstawowych Problemów Techniki PAN w Warszawie oraz Instytutem Metalurgii i Inżynierii Materiałów PAN w Krakowie. Prace prowadzono w ramach projektu promotorskiego KBN Nr 7T08C nt.: Optymalizacja struktury i własności laserowo spawanych stopów Al-Li-Cu-Mg-Zr, którego byłam Głównym Wykonawcą. W ramach współpracy z pracownikami IPPT PAN w Warszawie: dr Jackiem Hoffmanem oraz dr inż. Wojciechem Kalitą, zrealizowano próby głębokiego przetapiania blach z badanych stopów na bazie Al-Li-X, które pozwoliły na określenie parametrów wykorzystanych w procesie autogenicznego spawania laserowego tzw. przewodnościowego oraz spawania w warunkach głębokiej penetracji wiązki (key-hole welding). Były to jedne z pierwszych prób wykorzystania wiązki lasera molekularnego CO 2 pracy ciągłej w procesach spajania stopów lekkich Al-Li-Cu- Mg-Zr (AA 2090, AA2091, AA8090 i AA8091). Wyniki otrzymane w ramach tej współpracy zostały zaprezentowane na krajowych seminariach i konferencjach naukowych z zakresu 10
inżynierii materiałowej, w tym inżynierii powierzchni w formie posterów i referatów i opublikowanych w materiałach konferencyjnych i czasopismach wspólnego autorstwa. Szczegółowy wykaz konferencji i publikacji zamieszczono w ZAŁĄCZNIKU 2B. W ramach współpracy z pracownikami Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie, prof. Jerzym Morgielem i dr hab. inż. Wojciechem Maziarzem, przeprowadzona została wnikliwa analiza mikrostrukturalna uzyskanych przetopów oraz złącz laserowych w stanie wyjściowym, po testach mechanicznych i po obróbce cieplnej. Badania mikrostrukturalne przy użyciu metod transmisyjnej mikroskopii elektronowej pozwoliły na identyfikację faz z układu Al-Li-Cu-Mg oraz określenie ich wkładu w umocnienie wydzieleniowe badanych stopów Al-Li-Cu-Mg-Zr. Uzyskane wyniki stanowiły podstawę określenia wpływu wiązki laserowej na strukturę badanych złączy w obszarze spoiny, a także w strefie wpływu ciepła. Analizowano także wpływ obróbki cieplnej prowadzonej po procesie spawania na zmiany mikrostruktury i właściwości złącz laserowych. Wyniki ww. prac pozwoliły określić parametry procesu spawania oraz obróbki cieplnej prowadzonej po spawaniu, zapewniających uzyskanie najkorzystniejszej mikrostruktury i najlepszych właściwości mechanicznych doczołowych złącz laserowych blach ze stopów Al-Li-Cu-Mg-Zr. Wyniki badań uzyskanych w ramach tejże współpracy zostały zaprezentowane w 1998 roku na konferencji NATO Science Partnership Subseries: 3: Advanced Light Alloys and Composites, w Zakopanem oraz opublikowane jako rozdział w opracowaniu zbiorowym w języku angielskim pod edycją profesora Ryszarda Ciacha. 5.1.2. Aktywny udział w seminariach i konferencjach naukowych przed uzyskaniem stopnia doktora Ogółem wyniki uzyskane w ramach prowadzonej przeze mnie współpracy naukowej przed doktoratem zostały zaprezentowane na 15 konferencjach: 8 krajowych i 7 międzynarodowych (ZAŁĄCZNIK 2B). Na czterech konferencjach prezentowałam wyniki osobiście, jako referaty: Inżynieria Powierzchni, Kule k. Częstochowy (2), XXVI Szkoła Inżynierii Materiałowej, Zakopane (1), The NATO Advanced Study Institute on Advanced Light Metals and Composites (NATO Science Partnership Subseries: 3) Zakopane (1), 4 były referowane przez współautorów 7 zaprezentowałam w formie posterów. 5.1.3. Prace opublikowane przed uzyskaniem stopnia doktora Spośród 19 prac, których jestem współautorką a powstałych przed uzyskaniem przez mnie stopnia doktora nauk technicznych, 12 opublikowano w materiałach konferencyjnych, 3 w czasopismach naukowych, takich jak: Journal of Trace and Microprobe Techniques (1), Inżynieria Materiałowa (2). Jestem współautorką rozdziału w monografii w języku angielskim: Kusiński J., Twardowska A.: Microstructure and Mechanical Properties of Laser Welded and Aged Al-Li-Zr Alloys, Advanced Light Alloys and Composites, NATO ASI series 59, High Technology, Springer (1998), 277-282 Pracę doktorską na temat: Tworzenie struktury stopów na bazie Al-Li-Zr podczas krystalizacji w procesie laserowego spawania obroniłam 19 czerwca 2000 roku, uzyskując tytuł doktora nauk technicznych w dyscyplinie Inżynieria Materiałowa, w specjalności Inżynieria Powierzchni. 28 czerwca 2000 roku moja praca doktorska została wyróżniona przez Radę Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. 5.1.4. Członkostwo w towarzystwach naukowych, praca w komitetach organizacyjnych konferencji naukowych przed uzyskaniem stopnia doktora Od 1994 roku jestem Członkiem Stowarzyszenia Koła Wychowanków Akademii Górniczo- Hutniczej w Krakowie. 11
W dniach 5 i 6 maja 1997 roku, pracowałam przy obsłudze VIth International Seminar "Nonstoichiometric metal oxides: microstructure and transport properties" zorganizowanego przez Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej AGH w Krakowie, z okazji 75-lecia powstania tego wydziału oraz 45-lecia pracy naukowej prof. Jana Janowskiego. W latach 1997-1998 byłam członkiem komitetu organizacyjnego Międzynarodowej Konferencji XV Physical Metallurgy and Materials Science Conference on Advanced Materials & Technologies AMT 98, która odbyła się w Krynicy w dniach 17-21.05.1998 roku. W latach 1998 i 1999 brałam także aktywny udział w pracach organizacyjnych i obsłudze konferencji naukowych organizowanych z okazji Dni Hutnika na Akademii Górniczo- Hutniczej i uroczystości związanych z nadaniem przez Akademię Górniczo-Hutniczą w Krakowie tytułu Doktora Honoris Causa dla profesora Garetha Thomasa. 5.1.5. Działalność dydaktyczna Przed uzyskaniem tytułu doktora nauk technicznych nie prowadziłam zajęć dydaktycznych. 5.2. Działalność prowadzona po uzyskaniu stopnia naukowego doktora nauk technicznych W październiku 2000 roku zostałam zatrudniona na stanowisku asystenta w Instytucie Techniki na Wydziale Matematyczno-Fizyczno-Technicznym Akademii Pedagogicznej w Krakowie, głównie w celu prowadzenia zajęć dydaktycznych z przedmiotów ogólnotechnicznych. Od październiku 2001 do chwili obecnej jestem zatrudniona w tymże Instytucie. Od października 2014 roku pracuję na stanowisku adiunkta (½ etatu) oraz na stanowisku specjalisty naukowo-technicznego (1/2 etatu) jako Kierownik Projektu badawczego POMOST/13-8/13 Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej. W zakresie moich podstawowych obowiązków jest praca dydaktyczna, organizacyjna oraz naukowa, a także administracyjna - związana z kierowanym przeze mnie projektem oraz zespołem badawczym. 5.2.1. Działalność naukowa prowadzona po uzyskaniu stopnia doktora Rozwój techniki jaki nastąpił w ostatnich latach XX-wieku w zakresie budowy laserów na ciele stałym oraz uzyskiwane przez nie moce, pozwalały na rozpatrzenie tego typu źródeł ciepła w inżynierii powierzchni i procesach spawania i przetapiania metali. Moja działalność w pierwszych latach po uzyskaniu stopnia naukowego doktora skupiła się na badaniach podstawowych związanych z zastosowaniem wiązki laserów Nd:YAG w tym zakresie. Prace te realizowałam w ramach dotacji na zadania służące rozwojowi młodych naukowców jako Kierownik badań. Od 2004 roku podjęłam współpracę z profesor Lucyną Jaworską, w ramach badań finansowanych z dotacji na zadania służące rozwojowi młodych naukowców, w których byłam Wykonawcą. Dołączyłam także do Jej zespołu zajmującego się nowoczesnymi materiałami ceramicznymi przeznaczonymi na narzędzia do obróbki ubytkowej: prof. Ludosławem Stobierskim, AGH w Krakowie, dr inż. Bogną Królicką z Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, dr Bogusławem Rajchelem z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN oraz prof. Natalią Sobczak z Instytutu Odlewnictwa. Wyniki badań zrealizowanych w tej współpracy zostały zaprezentowane na konferencjach międzynarodowych serii Achievements in Mechanical and Materials Engineering AMME w 2005 i 2006 roku w Wiśle i opublikowane m.in. w czasopismach JAMME, oraz Journal of Materials Processing Technology, których jestem współautorką. Przeprowadzone prace badawcze umożliwiły mi dalszy rozwój naukowy poprzez wzbogacenie wiedzy i umiejętności badawczych w zakresie nowoczesnych technologii wytwarzania i badania spieków ceramicznych, materiałów funkcjonalnych z gradientem stężenia faz oraz supertwardych spieków ceramicznych z ceramiczną fazą wiążącą. Podjęte prace badawcze skupiają się wokół węglika tytanowo- krzemowego Ti 3SiC 2, tworzywa które reprezentuje grupę ponad 70 związków, o nietypowym jak dla ceramiki zespole właściwości 12
fizyko-chemicznych. Stechiometrię tego węglika można zapisać w postaci M nax n-1, gdzie M- oznacza metal z grupy przejściowej B układu okresowego, A- metal z grupy A (głównie IIIA - IVA), X węgiel lub azot, a n jest liczbą 1,2 lub 3. Struktura krystaliczna węglika Ti 3SiC 2, 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 Ti 3SiC 2 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 tytanowokrzemowego 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 Ti 3SiC 2) 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 Ti 3SiC 2 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 Ti 3SiC 2 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
badaniami skrawności ostrzy korundowych z powłoką Ti-B nałożoną metodą DB IBAD podczas toczenia wzdłużnego wykańczającego stali, prowadzonego z dużymi prędkościami skrawania bez użycia cieczy chłodząco- smarujących. badaniami stabilności temperaturowej nanostrukturalnych powłok z udziałem dwuborku tytanu - w trakcie realizacji). Efektem powyższych badań było określenie warunków nakładania powłok Ti-Si-C oraz Ti- B/Ti-Si-C zapewniających im wysokie właściwości przeciwzużyciowe i doskonałe powiązanie z podłożem zarówno metalicznym jak i ceramicznym. Podjęte prace prowadziłam w ramach uzyskanego w maju 2008 roku projektu badawczego MNiSW numer N507 451434 pt.: Cienkie warstwy i powłoki na bazie Ti 3SiC 2 otrzymywane na podłożach ceramicznych i metalicznym metodami IBAD, PLD oraz metodą hybrydową PLD- IBAD. Projekt ten zakończył się w grudniu 2011 roku, ale podjęte w nim prace badawcze kontynuowałam w czasie stażu naukowego we wrześniu i październiku 2013 r, w AGH oraz IMiM PAN w Krakowie. Przeprowadzone badania właściwości mechanicznych i tribologiczno-zużyciowych powłok Ti-B/Ti-Si-C nałożonych na podłoże korundowe oraz ze stali AISI 316L umożliwiły dokonanie analizy mechanizmu niszczenia systemu powłoka- podłoże stalowe w teście zarysowania (scratch-test). Mikrostrukturę zużytych powłok została zanalizowana na podstawie obserwacji mikrostrukturalnych próbek przygotowanych w postaci cienkich folii metodą trawienia jonowego FIB. Próbki pobrano z różnych obszarów toru tarcia (jako przekroje poprzeczne). Obserwacje przeprowadzone zostały przy użyciu mikroskopii elektronowej skaningowotransmisyjnej i transmisyjnej (w tym przeprowadzono obserwacje wysokorozdzielcze). Wykazałam, że mechanizm niszczenia badanego systemu twarda powłoka- miękkie, plastyczne podłoże zależny od wielkości obciążenia, grubości powłoki, geometrii trzpienia oraz obecności twardych cząstek na powierzchni powłoki. Podsumowując, do najistotniejszych osiągnięć mojej działalności naukowej prowadzonej w tym zakresie (po uzyskaniu tytułu doktora nauk technicznych) zaliczam: określenie warunków otrzymywania powłok Ti-Si-C oraz dwuwarstwowych typu Ti-B/Ti- Si-C na podłożu stalowym o budowie amorficznej lub częściowo amorficznej tzw. nanokompozytowej, charakteryzujących się wysoką adhezją do podłoży oraz niskim współczynnikiem tarcia (μ<0,22) w skojarzeniu stal- stal z powłoką Ti-Si-C, trzykrotnie zwiększoną twardością oraz trzykrotnie niższym zużyciem w odniesieniu do właściwości pokrywanej stali wykazanie braku zmian zwilżalność powierzchni płytek korundowych pokrytych powłoką Ti-Si-C (o składzie chemicznym węglika tytanowo- krzemowego) przez luty Cu i Cu-Ag. określenie wpływu metody otrzymywania powłok Ti-B/Ti-Si-C na stan naprężeń wewnętrznych w podłożach stalowych oraz jego znaczenia dla właściwości użytkowych systemu powłoka- podłoże. wykazanie korzystnego wpływu powłoki Ti-B na właściwości mechaniczne i tribologiczno-zużyciowe płytek korundowych: dwukrotne zwiększenie twardości oraz trwałości narzędzi o 50%; określenie warunków otrzymania ciągłych i gęstych powłok Ti-B tzw. samoadaptujących się na podłożu Al 2O 3, przeznaczonych do obróbki stali i żeliw oraz stopów Al z dużymi prędkościami skrawania, bez użycia cieczy chłodząco smarujących (zgłoszenie patentowe P.410047 ) Projekty badawcze, realizowane po uzyskaniu tytułu doktora: 1.02.2014-31.12.2015- Mono- and multilayer, multiphase coatings based on TiB 2 for wear-resistant applications- Kierownik Projektu projekt badawczy Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej POMOST/2013-8/13, współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, 14
01.01.2014-31.01.2015- Teoretyczne i eksperymentalne badania faz w układzie Ti-B.- Wykonawca- projekt badawczy finansowany z dotacji na utrzymanie potencjału badawczego jednostki badawczej, 1.01.2011-31.12.14 - Właściwości mechaniczne spieków ceramicznych zawierających fazy MAX.- Wykonawca- projekt badawczy finansowany z dotacji na utrzymanie potencjału badawczego jednostki badawczej, 1.01.2010-31.12.11- Mikrostruktura i naprężenia wewnętrzne w powłokach wielofazowych: jedno- i dwuwarstwowych, otrzymywanych metodami PVD na podłożu metalicznym- Kierownik Badań- projekt badawczy finansowany z dotacji na utrzymanie potencjału badawczego jednostki badawczej, 30.03.08-31.12.11 Cienkie warstwy i powłoki na bazie Ti 3SiC 2 otrzymywane na podłożach ceramicznym i metalicznym metodami IBAD, PLD oraz metodą hybrydową PLD-IBAD Kierownik Projektu - projekt badawczy Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego numer N507 451434, 01.01.2006-31.12.2008- Opracowanie metod oceny właściwości tworzyw o strukturze gradientowej, Wykonawca- dotacja na zadania służące rozwojowi młodych naukowców, 01.01.2004-31.12.2005- Wysokociśnieniowe spieki z udziałem węglika tytanowokrzemowego, Wykonawca- dotacja na zadania służące rozwojowi młodych naukowców, 01.01.2004-31.12.2005- Wpływ parametrów obróbki przy użyciu wiązki lasera Nd-YAG na strukturę i właściwości stopu Al-Cu-Li-Zr Kierownik Badań- dotacja na zadania służące rozwojowi młodych naukowców, Prace mojego autorstwa, opublikowane po uzyskaniu tytułu doktora Wyniki ww. prac naukowo - badawczych realizowanych w Instytucie Techniki Uniwersytetu Pedagogicznego we współpracy z IFJ PAN, IZTW (IOS), IMiM PAN i AGH zaowocował 22 publikacjami (szczegółowy wykaz w Załączniku 2B): 4 artykuły zostały opublikowane w czasopismach zagranicznych: Proc. SPIE (1), Journal of Materials Processing Technology (1), Advances in Science and Technology (1), IOP Conference series Material Science and Engineering (1), 15 artykułów zostało opublikowane w czasopismach polskich: Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering (2), Archives of Materials Science and Engineering (1), Inżynieria Materiałowa (5), Kompozyty (1), Przegląd Spawalnictwa (1), Annales Academiae Paedagogicae Cracoviensis - Studia Technica (3), Konspekt (1), Mechanik (1) 4 artykuły złożono do druku: International Journal of Materials Research (1), Annales Academiae Paedagogicae Cracoviensis - Studia Technica (1), Rudy i Stopy Metali Nieżelaznych (1), Journal of Physics Applied Physics (1) Ponadto jestem autorką; monografii: A. Twardowska: Nanostrukturalne powłoki z udziałem dwuborku tytanu do zastosowań przeciwzużyciowych, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Pedagogicznego, Kraków 2014, 3 rozdziałów w monografiach: Nanomaterials, ed. L. Jaworska (1), Problemy Współczesnej Techniki w Aspekcie Inżynierii i Edukacji (2). zgłoszenia patentowego: Twardowska, B. Rajchel, L. Jaworska: Sposób nakładania powłoki Ti-B na podłoże ceramiczne Al 2O 3, powłoka Ti-B naniesiona na podłoże ceramiczne Al 2O 3 tym sposobem, oraz wyroby ceramiczne, zwłaszcza narzędzia skrawające na bazie Al 2O 3 pokryte powłoką Ti-B. 15
Udział w konferencjach i seminariach naukowych po doktoracie: Wyniki przeprowadzonych badań były prezentowane w postaci referatów wygłoszonych na konferencjach międzynarodowych we Włoszech (1), na Węgrzech (1) i w Polsce (11). Konferencje, na których wygłosiłam osobiście referaty (szczegółowy wykaz w załączniku 2B): 1. Przeciwzużyciowe powłoki samoadaptujace się otrzymywane metodą DB IBAD/PLD, LASERexpo Seminarium Instytutu Zawansowanych Technologii Wytwarzania, Lasery Współczesne Zastosowania Przemysłowe, 3-5.03.2015 Silesia-expo Sosnowiec, Polska- wykład zaproszony (invited) 2. Functional coatings of Ti-Si-C and Ti-B type deposited by PLD method, VI th International Conference of Engeeniering and Computer Sciences ECSE 14, Białka Tatrzańska 2014 3. Powłoki nanostrukturalne do zastosowań przeciwzużyciowych, LASERexpo, SEMINARIUM INSTYTUTU ZAWANSOWANYCH TECHNOLOGII WYTWARZANIA, LASERY WSPÓŁCZESNE ZASTOSOWANIA PRZEMYSŁOWE, Targi Toolex, 2.10.2014 Sosnowiec, Polska- wykład zaproszony (invited) 4. Nanostrukturalne powłoki samoadaptujace się, VI Seminarium Komisji Metalurgiczno- Odlewniczej PAN; Teoretyczne i technologiczne aspekty wytwarzania i modyfikacji zaawansowanych materiałów, 4.06-6.06 2014, Białka Tatrzańska. 5. Tribological behavior of AISI 316L steel after deposition of Ti-Si-C/Ti-B coatings by dual beam IBAD method. XXth Physical Metallurgy an Materials Science Conference on Advanced Materials and Technologies AMT 2013 Kudowa-Zdrój, 9-12 June 2013 6. Ti Si C films formed by dual beam ion assisted deposition, 12th International Ceramics Congress CIMTEC 2010, 6-11.06.2010 Montecatini Terme, Italy. 7. Amorphous Ti-Si-C Thin films Deposited on AISI 316L in Low Temperature, 6th International Conference on Engineering and Education, 1 st International Seminary on Nanomaterials, Białka Tatrzańska 5 th Nov. 2010 Konferencje, na których zaprezentowałam wyniki badań w formie posterów: 1. Ti-B coatings deposited by DB IBAD method for wear- resistant applications, 2 nd International Conference on Innovative Manufacturing Technologies IMT 2014, 3-6.12. Zakopane 2. On the wear of TiBx/TiSiyCz coatings deposited on 316L steel, XV International Conference on Elektron Microscopy EM 2014, 15-18.09.2014, Kraków, Poland 3. Analiza mikrostruktury oraz stanu naprężeń w powłokach ceramicznych wielofazowych: mono i wielowarstwowych, otrzymywanych metodami PVD na podłożu metalicznym. V Krajowa Konferencja NOWE MATERIAŁY - NOWE TECHNOLOGIE W PRZEMYŚLE OKRĘTOWYM I MASZYNOWYM, Międzyzdroje-Ystad 28-31 maja 2012, 4. Ti-B/ Ti-Si-C Coatings Formed by IBAD and PLD Techniques on Steel Substrates, 6- th Symposium on Vacuum based Science and Technology, Koszalin - Kołobrzeg, 20-22 nd September, 2011, 5. Raman spectroscopy of amorphous Ti XSiC Y coatings formed on polyurethane and 316L steel by selected ion methods, 6-th Symposium on Vacuum based Science and Technology, Koszalin Kołobrzeg, 20-22 nd September, 2011, 6. The Ti XSiC Y-Ag thin coatings formed by the IBAD method for special medical applications, 6-th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials NANOSMAT, Kraków 17-20 th October 2011, 7. Naprężenia własne w stali AISI 316L po uformowaniu powłok Ti-B/Ti-Si-C metodami IBAD oraz PLD, 7 th International Conference on Engineering and Education, Białka Tatrzańska, 26-28.10.2011 8. The Ti XSiC Y-Ag thin coatings formed by the IBAD method for special medical applications, 6-th International Conference on Surfaces, Coatings and Nanostructured Materials NANOSMAT, Kraków 17-20.10. 2011, 16
9. Raman spectroscopy of ternary Ti-Si-C coatings formed by IBSD and DB IBAD methods, VIII th International Conference on Ion Implantation and Other Applications of Ions and Electrons ION 2010, Kazimierz Dolny, 14-17.06. 2010 10. Charakterystyka powłok Ti-Si-C formowanych metodą IBAD na stali 316L, Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni, IV Ogólnopolska Konferencja Naukowa, Łódź-Spała 27-30.09.2010 11. Otrzymywanie warstw Ti 3SiC 2 metodą IBAD, 5th International Conference on Engineering and Education EE2009, 4-6.11.2009, Białka Tatrzańska. 12. Functionally graded cermets, 14th International Scientific Conference "Achievements in Mechanical and Materials Engineering AMME'2006", Gliwice-Wisła, maj 16-19, 2005 13. Functionally graded materials prepared using PM method, 3 rd International Conference on Engineering and Education EE 2006, Białka Tatrzańska 2006, 14. Preparation of materials based on Ti-Si-C system using high temperature-high pressure method. 13th International Scientific Conference "Achievements in Mechanical and Materials Engineering AMME'2005", Gliwice-Wisła, czerwiec 4-8, 2006, 15. Zmiany mikrostruktury stopu Al-Li-Cu-Zr pod wpływem działania lasera Nd-YAG, 2 nd International Conference on Engineering and Education Inżynieria i Edukacja EE2005, październik 2005 Kraków-Białka Tatrzańska 2005, 16. Analysis of precipitation kinetics in Al-Li-Cu-Mg-Zr alloys by the differential scanning calorimetry (DSC), AMT 2004, maj-czerwiec 2004 Według bazy Web of Science liczba cytowań moich publikacji wynosi 13, indeks Hirscha 2, natomiast według bazy Publish or Perish, a także Google Scholar - 59 cytowań, indeks Hirscha 3. W załączniku 2B zestawiłam szczegółowy raport, dotyczący cytowanych moich prac wraz z listą artykułów, w których zostały one zacytowane. Odbyte stypendia i staże po uzyskaniu tytułu doktora nauk technicznych Ośrodek naukowy Okres pobytu 25.05-01.06.2013 Uniwersytet Konstantyna Filozofa, Nitra, Słowacja 2-13 wrzesień 2013 AGH- Katedra Inżynierii Powierzchni i Analiz Materiałów, Kraków, Polska 7-18 październik 2013 IMiM PAN- Zakład Analitycznej Mikroskopii Elektronowej, Kraków, 5-15 listopad 2013 Polska 19-28 listopad 2013 ERASMUS - Uniwersytet Konstantyna Filozofa, Nitra, Słowacja 5.2.2. Współpraca naukowa po uzyskaniu stopnia doktora nauk technicznych Po uzyskania stopnia doktora i zatrudnieniu na Uniwersytecie Pedagogicznym w Krakowie podtrzymuję i rozwijam współpracę z Pracownikami naukowymi Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie jak też z pracownikami Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w zakresie zastosowania wiązki laserowej w procesach obróbki cieplnej i w procesach spajania materiałów. Wyniki badań jakie uzyskano w ramach współpracy naukowej zaprezentowałam na konferencjach naukowych oraz w postaci wspólnych publikacji. Od 2005 roku blisko współpracuję z pracownikami Instytutu Fizyki Jądrowej PAN a także Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania w zakresie otrzymywania materiałów ceramicznych w postaci próbek masywnych oraz cienkich warstw i powłok, w tym z udziałem węglika tytanowo-krzemowego jako fazy zbrojącej. Wyniki wspólnie prowadzonych badań były prezentowane na konferencjach międzynarodowych w Polsce, a także za granicą, dzięki pozyskanym środkom w ramach wspólnego projektu badawczego MNiSW/NCN, realizowanego do 2011 roku, którego byłam Kierownikiem. Współpraca naukowa z ww. ta jest rozwijana obecnie w ramach projektu badawczego Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej 17
W 2013 rozpoczęłam współpracę z prof. Tomasem Kozikiem oraz innymi pracownikami Katedry Techniki Uniwersytetu Konstantyna Filozofa w Nitrze na Słowacji w zakresie dydaktyki przedmiotów technicznych. 5.2.3. Członkostwo w towarzystwach naukowych (po doktoracie) Jestem członkiem Polskiego Towarzystwa Materiałoznawczego (PTM) od 2007 r., co zarazem czyni mnie członkiem Federation of the European Materials Societies (FEMS). Ponadto należę do członków Polskiego Towarzystwa Ceramicznego PTCer, co czyni mnie zarazem członkiem International Ceramic Federation (ICF) i European Ceramic Society (ECS) od 2013 r. Od 2014 roku jestem członkiem Polskiego Towarzystwa Mikroskopii (PTMi), European Microscopy Society (EMS) oraz International Federation of Societes for Microscopy (IFSM). 5.2.4. Praca w komitetach organizacyjnych seminariów i konferencji naukowych W 2014 roku byłam członkiem komitetu organizacyjnego VIth International Conference of Engineering and Computer Sciences ECSE 14, która odbyła się w listopadzie 2014 roku w Białce Tatrzańskiej 5.2.5. Działalność dydaktyczno - wychowawcza Działalność dydaktyczna Obok działalności naukowo-badawczej za szczególnie istotną uważam moją działalność dydaktyczną, prowadzoną na kierunkach: Wychowanie techniczne (studia stacjonarne), Edukacja Techniczno-Informatyczna (studia stacjonarne i niestacjonarne I stopnia licencjackie), studia uzupełniające II stopnia (magisterskie), Ochrona Środowiska (studia stacjonarne i niestacjonarne I stopnia), Wzornictwo (studia stacjonarne I stopnia), Fizyka, na specjalności Fizyka z Inżynierią Materiałową (studia stacjonarne uzupełniające II stopnia magisterskie). Dla potrzeb pracy dydaktycznej przygotowałam autorskie programy przedmiotów/ kursów: dla kierunku Edukacja Techniczno-Informatyczna: Grafika inżynierska (15 h wykład + 30 h ćwiczenia projektowe), Podstawy Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn I i II (60 h wykładów/ 40 h wykładów/ 30 h ćwiczeń rachunkowych), Instrumentalne Metody Badawcze (15 h laboratorium), Fizyko-chemiczne Podstawy Procesów Technologicznych (20 h ćwiczeń rachunkowych), Nonotechnologie (30 h wykład), Pracownia technologiczna (15h lab), Nanotechnologia w technice (20 h wykład /10h ćwiczenia projektowe), Podstawy Inżynierii Powierzchni (15 h wykład), dla kierunku Ochrona Środowiska: Rysunek Techniczny i Planistyczny I (30 h ćwiczenia projektowe), Pompy Ciepła (5h wykład, 5h ćwiczenia rachunkowe), dla kierunku Wzornictwo: Rysunek Techniczny (30 h laboratorium) dla kierunku Fizyka specjalność Fizyka z Inżynierią Materiałową: Grafika Inżynierska i Podstawy Konstrukcji Maszyn (10h wykład, 15h ćwiczenia projektowe). Prowadzone przeze mnie zajęcia dydaktyczne dotyczą zarówno zagadnień inżynieryjnych (ogólnotechnicznych) oraz specjalistycznych z zakresu Inżynierii Materiałowej, w tym głównie 18
z inżynierii powierzchni i nanotechnologii. Zajęcia te prowadzone były na studiach stacjonarnych i niestacjonarnych w Krakowie, ale także w ośrodkach zamiejscowych Uniwersytetu Pedagogicznego w Tarnowie i w Myślenicach. Moje roczne obciążenie dydaktyczne zrealizowane na studiach stacjonarnych i niestacjonarnych w Krakowie w latach 2001-2014 wynosi 360 h. Zajęcia prowadziłam w formie wykładów, zajęć laboratoryjnych oraz ćwiczeń audytoryjnych, w tym: zajęcia laboratoryjne oraz ćwiczenia audytoryjne z przedmiotów: Informacja Techniczna, Pracownia Technologiczna, Grafika inżynierska, Podstawy Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn I i II, Pompy Ciepła, Techniki Wytwarzania Materiałów (Tworzywa Metaliczne), Fizykochemiczne Podstawy Procesów Technologicznych, Nanotechnologia w Technice, wykłady: Informacja Techniczna, Grafika Inżynierska, Podstawy Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn I i II, Pompy Ciepła, Nanotechnologie, Zapis Konstrukcji, Nanotechnologia w Technice, W latach 2009-2012 część zajęć dydaktycznych prowadziłam jako Wykonawca w projekcie Rozwój potencjału dydaktycznego Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie realizowanym w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki, Priorytet IV: Szkolnictwo wyższe i nauka, Działanie 4.1, Poddziałanie 4.1.1. (Nr umowy o dofinansowanie projektu: UDA-POKL.04.01.01-00-087/08), w ramach trzech zadań: ZADANIE NR 8 - Uruchomienie nowego kierunku - Ochrona środowiska ZADANIE NR 9 - Uruchomienie nowej specjalizacji - Fizyka z elementami inżynierii materiałowej ZADANIE NR 13 - Uruchomienie studiów podyplomowych - Odnawialne źródła energii W bieżącym roku akademickim 2014/2015 prowadzę przedmioty: Grafika Inżynierska (I rok ETI studia stacjonarne I stopnia) Nanotechnologie ( IV roku ETI studia stacjonarne I stopnia) Nanotechnologia w technice (I rok ETI studia stacjonarne i niestacjonarne II stopnia) Działalność wychowawcza W latach 2000-2010 sprawowałam opiekę nad kolejnymi rocznikami studentów (studia stacjonarne, niestacjonarne i uzupełniające magisterskie) jako Opiekun Roku. Jestem Promotorem i Recenzentem prac dyplomowych magisterskich i licencjackich. Dotychczas obroniono 12 prac, których byłam promotorem: 6 prac magisterskich, 4 inżynierskie i 2 licencjackie. Recenzowałam 9 prac, w tym 6 magisterskich i 3 inżynierskie. Obecnie sprawuję opiekę naukową nad 4 dyplomantami, w tym dwoma magistrantami, w tym jednym stypendystą Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej w kierowanym przeze mnie projekcie badawczym POMOST/2013-8/13. Od 2014 roku jestem pomocniczym opiekunem naukowym studentki II roku studiów doktoranckich Pani mgr inż. Magdaleny Mędrali która jest także stypendystką Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej w kierowanym przeze mnie projekcie badawczym POMOST/2013-8/13. 5.2.6. Działalność związana z popularyzacją wiedzy technicznej Popularyzuję wiedzę techniczną w społeczności akademickiej Uniwersytetu Pedagogicznego, głównie w zakresie projektowania materiałów konstrukcyjnych. W swoich działaniach podkreślam znaczenie tworzyw konstrukcyjnych dla rozwoju techniki i naszej cywilizacji. Chętnie organizuję wycieczki najstarszych roczników i moich dyplomantów do renomowanych jednostek naukowych (Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania, Instytutu Fizyki Jądrowej PAN, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie), a także zakładów produkcyjnych i laboratoriów. Wzorem moich Wykładowców z Akademii Górniczo-Hutniczej inicjuję wycieczki do placówek muzealnych, wystawienniczych związanych z Inżynierią Materiałową (Targi Eurotool 2013, Eurotool 2014, Muzeum Inżynierii Miejskiej w Krakowie, 19
Laboratorium Muzeum Archeologicznego, Armatura Kraków S.A.), ale także spoza tej dziedziny (Viessmann Mysłowice, Park Doświadczeń w Krakowie, Herz w Wieliczce). Wygłosiłam dwa wykłady (na zaproszenie) w ramach seminarium IZTW w 2014 i 2015 roku, towarzyszącym międzynarodowym targom LASERexpo, ExpoCutting w Centrum konferencyjno-targowym Silesia-Expo Sosnowcu. Jestem także autorką artykułu o charakterze popularno-naukowym dla pisma Konspekt (Załącznik 2B) 5.2.7. Działalność organizacyjna Od początku zatrudnienia na Akademii Pedagogicznej (obecnie Uniwersytecie Pedagogicznym) chętnie włączam się w prace organizacyjne na rzecz Instytutu Techniki i tej Uczelni. W latach 2001-2009 jako Członek Rady Instytutu Techniki podjęłam starania w kierunku modernizacji zastanego stanowiska pracy. Doprowadziłam do odnowienia wyposażenia pracowni Zapisu Konstrukcji oraz Podstaw Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Dla potrzeb dydaktyki przedmiotu zapis konstrukcji, zaprojektowałam modele dydaktyczne, które zostały następnie wykonane przez studentów, w ramach prac dyplomowych. Dzięki środkom finansowym i poparciu Dyrektora Instytutu Techniki wyremontowana została sala dydaktyczna, do której zaprojektowałam wyposażenie a następnie nadzorowałam jego wykonanie oraz montaż. Podjęłam starania o zakup stanowisk komputerowych dla studentów wyposażonych w profesjonalne oprogramowanie wspomagające projektowanie oraz bazę polskich Norm. Byłam odpowiedzialna za wybór i zakup norm w wersji elektronicznej z uwzględnieniem potrzeb dydaktyki przedmiotów Grafika Inżynierska oraz Podstawy Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn. Ponadto w 2004-2005 roku, współtworzyłam laboratorium do badań nieniszczących materiałów w Instytucie Techniki, gdzie nadzorowałam zakup urządzeń niezbędnych do preparatyki metalograficznej. W wyniku tych zabiegów powstało stanowisko wyposażone w nowoczesną szlifierko-polerkę z półautomatyczna głowicą oraz systemem dozowania zawiesin, przecinarkę wolnoobrotową i odpowiedni dla nich system mocowań próbki i system chłodzenia. W dalszych latach wielokrotnie angażowałam się w przygotowanie ważnych dla Instytutu Techniki wydarzeń oraz w prace organizacyjne związanych z działalnością tego Instytutu, związanych z: przebudową planu studiów (stacjonarnych, niestacjonarnych, uzupełniających magisterskich, nauczycielskich i nienauczycielskich) i ) na kierunkach: - Edukacja Techniczno-Informatyczna w specjalności Technika z Informatyką, Informatyka Stosowana w Technice, - Edukacja Techniczno Informatyczna z Matematyką oraz dostosowaniem ww. planów studiów i specjalności do standardów kształcenia zmieniających się w kolejnych latach oraz do systemu European Credit Transfer System (ECTS); przygotowaniem części dokumentacji wniosku o utworzenie specjalności Inżynieria Materiałowa, przygotowaniem części dokumentacji wniosku o utworzenie specjalności Inżynieria Powierzchni, przygotowaniem części dokumentacji niezbędnej dla uzyskania akredytacji kierunku Edukacja Techniczno-Informatyczna; przygotowanie części dokumentacji wniosku o uzyskanie uprawnień do nadawania stopnia doktora nauk technicznych w dziedzinie Inżynieria Materiałowa; przygotowanie dokumentacji (z ramienia Instytutu Techniki) niezbędnej dla uzyskania akredytacji kierunku Ochrona Środowiska w specjalności Odnawialne Źródła Energii; 20