2C0VI5XU5 XX Ту vr. časopis za vakuumsko znanost, tehniko in tehnologije, vakuumsko metalurgijo, tanke plasti, 5Y Lr. povrSine in fiziko plazme leji Зу.и LJUBLJANA, JUNIJ 2009 LETNIK 29, ST. 1-2 2009 ISSN 0351-9716 UDK 533.5.62:539.2:669-982 The turbopump innovation. Picking up the pace in vacuum technology. Faster. Higher. Stronger. ► Complete series of pumps with pumping speeds of from 10-700 l/s ► Robust engineering and proven bearing system offer maximum reliability ► Compact design makes for minimum footprint ► Installation possible in any orientation PFEIFFER Џ- VACUUM SCAN d.o.o. Preddvor Phone: +3864 2750 200 ■ Fax: +3864 2750 240 ■ scan@siol.net Pfeiffer Vacuum Austria GmbH Phone: +43 1 89417 04 ■ Fax: +43 1 89417 07 ■ office@pfeiffer-vacuum.at VSEBINA ČLANKI_ * Poliranje z laserskim žarkom (Tadej Muhič, Janez Tušek, Janez Možina, Matej Pleterski, Ladislav Kosec)............4 * Mejne površine v kompozitih (Zoran Samardžija)..............................................................................................9 * Kontinuirno litje nikljevih superzlitin v vakuumu (Franc Zupanič)......................................................................23 * Pulzno magnetronsko naprševanje pri veliki vršni moči (Peter Panjan, Miha Čekada, Matjaž Panjan, Srečko Paskvale, Darja Kek Merl)................................................................................................................................31 * Vakuum barona Zoisa (ob dvestoletnici Ilirskih provinc) (Stanislav Južnič)..........................................................37 NOVICE_ * Zlato priznanje za izdelek Odseka za tanke plasti in površine Instituta "Jožef Stefan" (Peter Panjan, Miha Čekada, Matjaž Panjan)................................................................... 57 DRUŠTVENE NOVICE * Delovanje Društva za vakuumsko tehniko Slovenije 1999-2009 (Miha Čekada)......................... 59 SPONZOR VAKUUMISTA: - Ministrstvo za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo VAKUUMIST Izdaja Društvo za vakuumsko tehniko Slovenije Glavni in odgovorni urednik: dr. Peter Panjan Uredniški odbor: dr. Miha Čekada, mag. Andrej Demšar, dr. Jože Gasperič (urednik za področje vakuumske tehnike in sistemov), dr. Bojan Jenko, dr. Monika Jenko (urednica za področje vakuumske metalurgije), dr. Stanislav Južnič, dr. Janez Kovač, dr. Ingrid Milošev, dr. Miran Mozetič, dr. Vinko Nemanič, dr. Boris Orel, mag. Andrej Pregelj, dr. Janez Setina, dr. Alenka Vesel in dr. Anton Zalar Tehnični urednik: Miro Pečar Lektor: dr. Jože Gasperič Korektor: dr. Miha Čekada Naslov: Uredništvo Vakuumista, Društvo za vakuumsko tehniko Slovenije, Teslova 30, 1000 Ljubljana, tel. (01) 477 66 00 Elektronska pošta: info@dvts.si Domača stran DVTS: http://www.dvts.si Številka transakcijskega računa pri NLB: 02083-0014712647 Oblikovanje naslovne strani: Ignac Kofol Tisk: Littera picta, d. o. o., Rožna dolina, c. IV/32-36, 1000 Ljubljana Naklada: 400 izvodov POLIRANJE Z LASERSKIM ŽARKOM Tadej Muhic1, Janez Tušek2, Janez Možina2, Matej Pleterski2, Ladislav Kosec3 1Tehnološkokonzultantski center Ljubljana, Trnovska ulica 8, 1000 Ljubljana 2Fakulteta za strojništvo, Ašker~eva cesta 6, 1000 Ljubljana 3Naravoslovnotehniška fakulteta, Ašker~eva cesta 12, 1000 Ljubljana POVZETEK V delu je opisan najnovejši razvojni dosežek na področju laserskega poliranja kovin s poudarkom na postopku laserskega poliranja s pretaljevanjem. Polishing with laser beam ABSTRACT The present work describes the novelities in the field of laser polishing of metals, with special emphasis on the process of laser polishing by remelting. 1 UVOD Število laserskih sistemov za različne industrijske aplikacije se v svetu povečuje (medicina, industrija, druga strateška področja) (1). Ena izmed prodirajočih tehnologij laserske obdelave je laserska obdelava površine. Ker so se na trgu pojavili novi, zmogljivejši laserji in so se zahteve za kvaliteto površin zaostrile, so se nekateri proizvajalci zahtevnejših izdelkov odločili za uporabo lokalne toplotne obdelave kovinske površine. Za izboljševanje kakovosti površine se laserska tehnologija za poliranje optičnih elementov uporablja že 10 let. Analiza eksperimentalnega dela pokaže, da je bil postopek laserskega poliranja uporabljen predvsem na diamantnih površinah(2-4) in optičnih lečah(5). Kakorkoli že, obstaja le nekaj del, ki preučujejo lasersko poliranje kovinskih površin, in le stežka najdemo oprijemljive rezultate. Nadalje, citirane reference kažejo na to, da je na tem področju pomanjkanje sistematičnega in logičnega raziskovanja. 2 TEORETIČNE OSNOVE POLIRANJA Z LASERSKIM ŽARKOM Pri poliranju z laserskim žarkom lahko v literaturi najdemo opise treh načinov obdelave: poliranje z odvzemanjem velikega področja (ploskovni odvzem), poliranje s selektivnim odvzemanjem in v tem delu poliranje s pretaljevanjem. Poliranje s ploskovnim odvzemom se večinoma izvaja s pulznim laserjem, ki temelji na intenzivnejšem odnašanju štrlečih vrhov in konic ter zmanjšanem odnašanju dolin. Pri poliranju s selektivnim odvzemom se najprej natančno izmeri dejanski profil in nato se selektivno odnaša lokalne vrhove in ostanke predhodnih obdelo- Slika 1: Procesni načini poliranja z laserskim žarkom na primeru površine, obdelane s frezanjem valnih postopkov. Zato je treba uporabiti zelo občutljivo merilno napravo. Tretja procesna možnost je poliranje s pretaljevanjem. Ko je tanka površinska plast staljena, kot posledica površinske napetosti nastaja tok materiala z vrhov v doline. Tu ne gre za odstranjevanje materiala, vendar zgolj za njegovo premikanje zaradi taljenja. Natančno poznanje mesta vrhov in dolin ni potrebno. Nadalje bodo predstavljene vse tri procesne variante v odvisnosti od vrste materiala. 2.1 Poliranje s ploskovnim odvzemom materiala Poliranje s ploskovnim odnašanjem je večinoma uporabljeno za CVD diamantne plasti in plošče(6-8). Za večino materialov se uporabljajo ekscimerski laserji (ArF, KrF, XeCl). Za debelejše plasti in plošče so primerni tudi ionski argonski laserji, bakreni parni laserji in frekvenčno podvojeni Nd:YAG-laserji, ki jih navadno kombinirajo z ekscimerskimi laserji za končno obdelavo. Da bi lahko zagotovili povečano odstranjevanje materiala s profilnih vrhov, se izvede Slika 2: Shematični prikaz poliranja diamantnih plasti in plošč z laserjem lasersko poliranje z naklonom laserskega žarka vse do 85° glede na normalo površine (slika 2). Dodatno odvzemanje lahko dosežemo, če med obratovanjem rotiramo obdelovanec. Hrapavost tankih plasti (<100 pm) z izhodiščno Ra = 0,1-1 pm se lahko zmanjša za faktor od 2 do 4. Za debele plasti z začetnim Ra = 20-30 pm so možne še višje stopnje zmanjšanja hrapavosti. Procesni čas je med nekaj minutami pa vse do nekaj ur za kvadratni centimeter. To je odvisno od laserskega izvira, števila stopenj procesa in začetne hrapavosti. 2.2 Poliranje z lokalnim odvzemom materiala Poliranje z lokalnim odvzemom materiala temelji na kontroliranem odvzemu vrhov profila s pulznim laserskim žarkom. Za določitev pozicije vrhov profila je potrebna natančna analiza profila površine. Princip tega procesa je opisan v patentni prijavi(9), vendar niso podani detajli procesnih parametrov, dosežena hrapavost površine in čas trajanja procesa. Do danes proces še ni bil detajlno raziskan in opisan. V industriji se proces lokalnega odnašanja materiala uporablja predvsem za strukturiranje površin. 2.3 Poliranje s pretaljevanjem Poliranje z laserskim žarkom omogoča nov postopek avtomatskega poliranja 3D-oblik (10-11). Prednosti laserskega poliranja so: • visoka zmožnost za avtomatizirano obdelovanje in s tem visoka ponovljivost postopka; • visoka hitrost procesa laserskega poliranja v primerjavi z drugimi postopki, zlasti v primerjavi z ročnim poliranjem; • ni nikakršnega onesnaževanja z odpadki, ki nastanejo kot posledica brušenja oz. poliranja; • ena laserska naprava nam lahko omogoča tako poliranje kot strukturiranje površine; • proizvodnja definira nastavljivo kakovostno stanje površine. 3 POLIRANJE KOVIN PO POSTOPKU LASERSKEGA PRETALJEVANJA POVRŠINE 3.1 Parametri laserskega žarka V primerjavi s klasičnimi postopki brušenja in poliranja je lasersko poliranje večstopenjski proces. Površine se z večkratnim prehodom laserskega žarka poravnajo in tako dobimo bolj ravno površino (slika 3). Najpomembnejši parametri postopka so prikazani na sliki 3 in v tabeli 1. 1«IEK fT Slika 3: Shema laserskega poliranja Tabela 1: Vplivni parametri laserskega postopka Parametri postopka oznaka Premer laserskega žarka na obdelovancu dL Kot obdelave glede na smer frezanja a Zamik poti laserskega žarka dy Hitrost Vs Povprečna moč laserskega sevanja Pl Število laserskih poti n Način delovanja laserja kontinuirno/pulzno LM Čas trajanja pulza tp Frekvenca fL Kot vpada laserskega žarka ß Dolžina poti laserskega žarka ls Porazdelitev intenzitete I(x,y) 3.2 Procesni parametri Proces mora biti izveden vse od rezkanja ali erozije (v nadaljevanju bomo uporabljali izraz makropoli-ranje) pa vse do izboljšave stopnje hrapavosti (v nadaljevanju bomo uporabljali izraz mikropoliranje). Pri makropoliranju s kontinuirnim laserskim žarkom je raztaljena tanka površinska plast materiala debeline 20-80 pm. V raztaljenem stanju nastaja Slika 4: Površina, obdelana s frezanjem in nato polirana z laserskim žarkom Slika 5: 3D-topografija površine v odvisnosti od kota obdelave laserskega žarka glede na smer frezanja; P = 390 W, dy = 0,01 mm, dL = 0,6 mm, v = 20 mm/s, CW, n =1 glajenje površine kot posledica izbire ustreznih procesnih parametrov zaradi delovanja mejne površinske napetosti. Mikropoliranje s pulznim laserskim žarkom je kombinacija procesov pretaljevanja in uparjanja mikrovrhov na površini. Mikrostruktura površine se lahko tako določa z dolžino pulzov. 3.3 Zmožnosti procesa poliranja Doseženi parametri hrapavosti so odvisni od naslednjih vplivnih parametrov: • od začetne hrapavosti površine; • od termične lastnosti materiala (toplotna prevodnost, koeficient prevodnosti, viskoznost taline, temperatura uparjanja ...); • od homogenosti materiala (segregacije in vključki negativno vplivajo na kvaliteto površine); • od velikosti zrn materiala (z manjšanjem velikosti zrn se izboljšuje stopnja poliranja). Omejitev za minimalno dosegljivo površinsko hrapavost je stanje oz. valovitost površine po poliranju s kontinuirnim laserskim žarkom (po koraku 1). Površinska valovitost nastaja predvsem kot posledica načina laserskega poliranja. Oscilacije stroja in nehomogenosti v materialu negativno vplivajo na povečanje valovitosti in na zmožnost materiala za poliranje. Toplotna obdelava in mikrostruktura materiala pa po dosedanjih raziskavah jekla 1.2343 nimajo značilnega vpliva na lasersko poliranje. Lasersko lahko poliramo tako orodna jekla (1.2343, 1.2344, 1.2316), legirana jekla (1.4404, 1.4435), titanove zlitine (TiAl6V4) in legure (Co-Cr, Cu-Al). Erodirane in brušene površine lahko pri orodnih jeklih obdelamo do velikostnega razreda hrapavosti od Ra = 1-3 pm do Ra = 0,15-0,25 pm. Minimalna stopnja hrapavosti je odvisna od izhodiščnega stanja in vrste jekla. Tipične hitrosti obdelave površine so 0,2-6 s/cm2. Odvisne so predvsem od moči laserskega žarka, materiala in zahtevane hrapavosti. 3.4 Metalografska analiza polirane površine Preiskava pretaljene plasti na površini in na poliranem prerezu z optičnim mikroskopom dokazuje, da ni por in razpok v materialu. Dokaz o tem je izveden z difuzijo penetranta. Slika 6: Odkrivanje razpok s penetrantsko metodo Tabela 2: Rezultati laserskega poliranja različnih materialov (10,12) material Varianta laserskega poliranja Začetna hrapavost Ra Hrapavost po l. poliranju Ra Procesni čas Orodno jeklo 1.2343, 1.2344, 1.2316, 1.2365 makro 1-4 pm 0,07-0,15 pm 60-180 s/cm2 1.3344 mikro 0,5-1 pm 0,3 pm 3 s/cm2 titanova zlitina, TiAl6V4 makro 3 pm 0,5 pm 10 s/cm2 mikro 0,3-0,5 pm 0,1 pm 3 s/cm2 Bron makro 10 pm 1 pm 10 s/cm2 1.4435, 1.4571 makro 1-3 pm 0,2-1 pm 60-120 s/cm2 Slika 7: Prečni prerez in profil trdote polirane površine po laserskem pretaljevanju, P = 390 W, dy = 0,01 mm, dL = 0,6 mm, v = 20 mm/s, CW, n =1, material: 1.2343 Pri pretaljevanju površinske plasti se predhodna struktura popolnoma pretali in tako nastane homogenizacija strukture v pretaljenem področju. Kot posledica visoke hitrosti strjevanja je nastajanje strukture, prikazane na sliki 7. Globina pretaljene cone je 135 pm. Toplotno vplivana cona sega do globine 350 pm. 3.5 Obdelovalna naprava za 3D-lasersko poliranje Naprava za lasersko poliranje je bila razvita pod okriljem projekta z imenom "POLAR". Osnova naprave je konvencionalni frezalni stroj. Vsi drugi potrebni sistemi so bili nato vgrajeni v že obstoječo napravo. Laserski žarek je s 3D-lasersko skenirno pripravo voden in odklanjan. Hitrost laserskega skenirnega sistema je do 5 m/s. Pozicioniranje obdelovanca poteka prek 5-osnega sistema (3 linearne osi, 2 rotacijske osi). Krmiljenje parametrov laserskega žarka, laserskega skenerja, dovoda zaščitnega plina je vodeno s krmilnikom (Siemens 840 D). Pri razvoju obdelovalnih strategij za zahtevnejše 3D-geometrije se kaže dodatna potreba po obsežnejših raziskavah. Raziskave se nanašajo predvsem na obdelovanje ostrih robov in zaokrožitev. Razvoj naprave temelji na napredku strežne tehnike, ki bi omogočila uspešnost tridimenzionalnega poliranja. Zato je še posebej pomemben razvoj industrijske naprave za lasersko poliranje z integriranim CAD/CAM-sistemom. 3.6 Primeri uporabe laserskega poliranja Izdelava orodij inform Pri izdelavi orodij in form obstajajo višje zahteve po avtomatizirani obdelavi postopka poliranja zahtevnejših 3D-oblik. Veliko orodij in form ne moremo polirati z avtomatiziranimi postopki, zato je tu še vedno prevladujoča oblika ročnega poliranja. Navadni časi ročnega poliranja so 10-30 min/cm2 Slika 9: Kovaški bat iz jekla 1.2343, delno lasersko poliranega (10) Porozni materiali S konvencionalnimi postopki brušenja in poliranja, kot je npr. mehansko brušenje in poliranje ali elektropoliranje, ne moremo doseči takega stanja površine, ki ne bi vsebovalo defektov. S postopkom odnašanja vedno znova odkrivamo pore v materialu. Z laserskim pretaljevanjem lahko tako pri poroznih materialih pore v pretaljeni plasti zapremo in s tem dobimo površino brez defektov. Slika 8: Naprava za 3D-lasersko poliranje (13) VAKUUMIST 29/1-2 (2009) Slika 10: Prikaz površine materiala titanove zlitine (TiAl6V4); slika levo: mehansko brušeno; slika desno: lasersko polirana površina, kasneje obdelana z brušenjem (10) Farmacevtska, prehranska in biotehnologija S postopkom konvencionalnega mehanskega brušenja in poliranja nastajajo na površini obdelovanca lokalni vrhovi in doline. Pri nadaljnjem postopku poliranja se ti lokalni vrhovi vtisnejo v lokalne doline in jih tako deloma zaprejo. Te majhne nepravilnosti ni mogoče vizualno zaznati. V teh mikroskopskih vdol-binicah se nato začnejo nabirati in razmnoževati bakterije. Le te lahko kontaminirajo izdelke in povzročijo veliko gospodarsko škodo. Kot posledica laserskega poliranja s pretaljevanjem je površina brez lokalnih vdolbinic. 4 LITERATURA 1H. Golnabi, M. H. Mahdieh, Optics and Laser Technology, 38 (2006), 122-131 2A. Erdemir, M. Halter, G. R. Fenske, A. Krauss, D. M. Gruen, S. M. Pimenov, V. I. Konov, Surface and Coatings Technology, 94-95 (1997), 537-542 3G. A. Shafeev, S. M. Pimenov, E. N. Loubnin, Applied Surface Science, 86 (1995), 392-397 4S. Hogmark, P. Hollman, A. Alahelisten, P. Hedenqvist, Wear 200 (1996) 1-2, 225-232 5S. Gloor, W. Lüthya, H. P. Weber, S. M. Pimenov, V. G. Ralchenko, V. I. Konov, A. V. Khomich, Applied Surface Science, 138-139 (1999), 135-139 6S. M. Pimenov, V. V. Kononenko, V. G. Ralchenko, V. I. Konov, S. Gloor, W. Lüthy, H. P. Weber, A. V. Khomich, Applied Physics A, May 1999, Band 69, S. 81-88 7R. K. Singh, D. G. Lee, Journal of electronic materials, 1996, Band 25, Heft 1, S. 137-142 8A. P. Malshe, B. S. Park, W. D. Brown, N. A. Naseem, Diamond and related materials, 1999, Band 8, Heft 7, S. 1198-1213 9A. Bestenlehrer, Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten von beliebigen 3D Formflächen mittels Laser, Europäische Patentschrift EP 0 819 036 B1, 1996 10E. Willenborg, Polieren von Werkzeugstählen mit Laserstrahlung, Dissertation RWTH Aachen, Shaker Verlag Aachen 2006 11J. A. Ramos, J. Murphy, K. Wood, D. L. Bourell, J. J. Beaman, Konferenz-Einzelbericht: Solid Freeform Fabrication Proceedings, Proc. of the SFF Symp., 2001, 28-38 12T. Kiedrowski, Oberflächenstrukturbildung beim Laserstrahlpolieren von Stahlwerkstoffen 13Workshop - "Polieren mit Laserstrahlung" Abschlusspräsentation zum Verbundprojekt "POLAR" 11. oktober 2007 MEJNE POVRŠINE V KOMPOZITIH Zoran Samardžija Institut "Jožef Stefan", Jamova cesta 39, 1000 Ljubljana POVZETEK Mejna povr{ina med matico in oja~itveno fazo je pomembna za dobre lastnosti kompozitov. V ~lanku so opisane osnovne vrste mejnih povr{in v kompozitih in mehanizmi, ki omogo~ajo trdno povezavo med sestavinami kompozitov ter kompatibilnost med matico in oja~itveno fazo. Razumevanje mehanizmov povezav med sestavinami in raziskave procesov, ki se dogajajo na mejnih povr{inah, so pomembni za izbiro sestavin kompozitov, ki imajo ustrezno mehansko in kemijsko oziroma termodinami~no kompatibilnost. The composite interfaces ABSTRACT The interface between the matrix and reinforcement phase is important for good properties of composites. This paper describes basic types of matrix-reinforcement interfaces, the mechanisms which are responsible for bonding of composite constituents and the basic aspects of compatibility between the matrix and reinforcement. The knowledge about bonding mechanisms and the investigation of the processes which take place at the interfaces is important for the selection of mechanically and/or thermodynamicaly compatible composite components. 1 UVOD Kompoziti so materiali, ki so narejeni iz mešanice dveh ali več sestavin oziroma faz z različnimi fizikal-no-kemijskimi lastnostmi. Lastnosti kompozitnih materialov so edinstvene in predstavljajo kombinacijo lastnosti posameznih sestavin. Zgradba kompozitov je specifična in se načrtuje glede na želene mehanske, termične, električne, magnetne, optične ali elektronske lastnosti. Ena od sestavin v kompozitih je t. i. matica, ki je navadno večji delež kompozita in v kateri je porazdeljena druga sestavina oziroma ojačitvena ali utrje-valna faza. Matica je lahko kovinska (MMC), keramična (CMC) ali polimerna (PMC). Osnovna vloga matice je, da kot vezivni material drži ojačit-veno fazo in omogoča prenos mehanskih obremenitev in napetosti na ojačitev. Ojačitvena faza v matici so dolga ali kratka vlakna (vlaknati kompoziti), delci različnih oblik (kompoziti z dispergiranimi delci), lističi, lamele itd. V večini primerov ima ojačitvena faza večjo trdnost, je bolj trda in toga v primerjavi z matico, ki je duktilna ali žilava. Na lastnosti kompozitov vplivajo delež, oblika, velikost, orientacija in način porazdelitve ojačitvenih dodatkov v matici oziroma mikrostruktura kompozita. Pri načrtovanju in izdelavi kompozitov je pomembno, da delež in lastnosti posameznih sestavin določata končne lastnosti kompozita. Pri tem velja pravilo za mešanice sestavin (1): Lc= LmVm + LoVo (1) kjer je Lc ustrezna lastnost kompozita, npr. gostota, elastični modul; V je volumenski delež; indeks m označuje matico, indeks o pa ojačitveno fazo. Lastnosti kompozitov so odvisne od številnih parametrov, povezanih s kompliciranimi interakcijami sestavin, ki jih ni mogoče predvideti samo s preprosto enačbo (1). Upoštevati je treba tudi lastnosti mejne površine, ki nastane med matico in ojačitveno fazo. Takšna meja nastane vedno, ko želimo spraviti skupaj dva različna materiala, in je torej neizogibna in inherentna v kompozitih. Mejna površina je področje s spremenjenimi fizikalno-kemijskimi lastnostmi, ki določa povezavo med matico in ojačitveno fazo. Procesi na mejnih površinah lahko tudi močno vplivajo na lastnosti kompozitov. Tu je treba omeniti spremenjene mehanske lastnosti, kot so napetost in deformacija, termomehanske lastnosti in termodinamično povzročene spremembe kot so npr. raztapljanje ali kemijske reakcije med matico in ojačitveno fazo. V članku so opisane osnovne vrste mejnih površin v kompozitih, mehanizmi, ki omogočajo trdnost povezave med sestavinami kompozitov, ter kompatibilnost med matico in ojačitveno fazo. Podani primeri obravnavajo v glavnem kompozite s kovinsko matico (MMC). 2 VRSTE MEJNIH POVR[IN V KOMPOZITIH Interakcija med strukturno matico in ojačitveno fazo v kompozitih je odvisna od kombinacije materialov matic in ojačitev, adhezije na mejni površini ter medsebojne omočljivosti sestavin. Po raziskavah iz šestdesetih let(2) so mejne površine v kompozitih razvrščene na osnovi tipa interakcije ali kemijske reakcije med sestavinami v tri osnovne skupine, za katere velja, da med matico in ojačitveno fazo: 1. ni medsebojne reakcije in raztapljanja, npr. Cu-W, Al-SiC*, Al-B*, Cu-АШз; 2. ni medsebojne reakcije, je le raztapljanje sestavin, npr. Ni-C, Cu(Cr)-W; 3. je prisotna reakcija in nastane reakcijski produkt na mejni površini, npr. Cu(Ti)-W; Al-C (>700 °C), Ti-ALO3, Ti-B, Ti-SiC. Stroga razdelitev v posamezne skupine pa ni vedno mogoča. Tako se kompoziti (*) Al-SiC in Al-B po izdelavi vedejo kot nereaktivni, termodinamični podatki pa prikazujejo, da sestavine lahko zreagirajo, npr. če je zraven talina aluminija. Nereaktivnost sestavin pri optimizirani izdelavi kompozita se razlikuje od dejanske reaktivnosti sestavin, posebej pri povi{ani temperaturi. V primeru Al-C nastane pri temperaturi nad 700 °C kot reakcijski produkt faza Al4C3, medtem ko je mejna povr{ina stabilna pri nizkih temperaturah. 2.1 Pomembnost mejnih površin Osnovna naloga mejne povr{ine je prenos mehanskih obremenitev med matico in ojačitveno fazo. Če želimo trdnost in togost ojačitvene faze prenesti na kompozit, mora biti povezava med matico in ojačitveno fazo trdna. Lomne lastnosti kompozita so torej odvisne od trdnosti povezave na mejni povr{ini. Šibka povezava daje majhno trdnost in togost, toda v visoki lomni odpornosti, medtem ko trdna povezava na meji daje visoko trdnost in togost kompozita ter nizko lomno odpornost oziroma krhkost kompozita. Slika 1 prikazuje vpliv trdnosti povezave med matico in ojačitveno fazo na transverzalno trdnost kompozita(2). V primeru reaktivnih sestavin nastane na mejni povr{ini reakcijski produkt (faza), ki lahko poslab{a inherentne lastnosti kompozita. Zato so kemijske reakcije na mejnih povr{inah na splo{no neželene. Kompoziti s kovinsko matico se pogosto izdelujejo pri visokih temperaturah, kjer je visoka reaktivnost raztaljene kovine z ojačitveno fazo. To lahko povzroči nastanek reakcijskih plasti oziroma intermetalnih faz na mejni povr{ini, ki so krhke in defektne ter povečujejo krhkost kompozita. Primer na sliki 2 prikazuje zmanj{anje natezne trdnosti z nara{čanjem debeline reakcijske plasti za kompozite Ti-SiC in Ti6Al4V-SiC (3). _i___t_i_i-1 го «o eo ao loo VÜLUMEN5KI DELEŽ V1AKEK flffi Slika 1: Teoretični izračun transverzalne trdnosti vlaknatega kompozita v odvisnosti od deleža vlaken, razporeditve vlaken v matici in trdnosti povezave med vlakni in matico: a) šestero-kotna razporeditev vlaken; b) četverokotna razporeditev vlaken. Podani so eksperimentalni podatki za kompozit Al-B (o) in kompozit Ni-Al2O3 (A) DEBf LIM4 REAKCIJSKE PLAST, CtfMm Slika 2: Eksperimentalna in izračunana natezna trdnost vlaknatega kompozita v odvisnosti od debeline reakcijske plasti na mejni površini med matico (Ti in Ti-6Al-4V) in ojačitveno fazo (kontinuirna vlakna SiC) Mejne površine pomembno vplivajo na lastnosti kompozitov. Poleg osnovne vloge zagotavljanja trdne povezave med matico in ojačitveno fazo mora biti mejna površina tudi mehansko in termodinamično stabilna. Zato je poznanje načina nastanka povezav na mejnih površinah in procesov, ki se na njih dogajajo, bistvenega pomena za načrtovanje in izdelavo kom-pozitov. 3 OMOČLJIVOST Povezava na mejni površini nastane z adhezijo sestavin, ki jih damo skupaj v tesen stik pri procesu izdelave kompozita. V določeni stopnji izdelave je matica pogosto tekoča ali ima takšno viskoznost, da se vede skoraj tako kot tekočina. Omočljivost ojačitvene faze z materialom matice je v takih okoliščinah bistvenega pomena za dobro adhezijo in nastanek povezave. Omočljivost določa obseg, do katerega se bo tekočina razlila oziroma razširila po površini trdnega telesa. V kompozitih dobra omočljivost pomeni, da se mora tekoča matica razliti čez ojačitveno fazo in zaliti vso njeno površino, ne glede na hrapavost, ter da na mejni površini ne smejo ostati zračni mehurčki. Omočljivost tekočin merimo tako, da izmerimo kontaktni kot ( ) kapljice na trdni podlagi (slika 3). Slika 3: Kontaktni kot tekočine, ki je v ravnotežju s trdno podlago. SL, SV in LV so površinske energije (površinske napetosti) na mejah trdno-tekoče, trdno-plin in tekoče-plin. Omočenje bo nastalo, ko viskoznost matice ne bo prevelika in ko bo pri tem nastalo zmanj{evanje proste energije sistema. V ravnotežju tekoče-trdno velja Young-Duprejeva enačba: 7sv = 7sl + 7lv cos 0 (2) oziroma cos 0 = (ysv - 7sl)/ ^lv (3) Kot 0 lahko uporabimo kot merilo za omočljivost. Pri 0 = 0° je omočljivost idealna. Dobra omočljivost je pri kotih 0 < 90°, pravimo pa, da tekočina ne omoči trdnine, če je 0 > 90°. Adhezijsko delo Wa, ki določa silo vezi med tekočino in trdno fazo je: Wa = YLV + /SV ^SL (4) Iz enačb (2) in (3) izhaja: Wa = n.v(1+cos6>) (5) Silo vezi med tekočo in trdno fazo tako lahko ocenimo iz vrednosti kontaktnega kota in povr{inske napetosti tekočine yLV, ki ju izmerimo eksperimentalno. Na omočljivost vpliva več faktorjev. Tako je npr. omočljivost keramike s kovinsko talino odvisna od tvorbene entalpije keramične faze (-AH), stehio-metrije, elektronske strukture faz, temperature, časa, hrapavosti in kristalne strukture (4). Naslednja primera prikazujeta vpliv elektronske strukture kovin in koncentracije valenčnih elektronov v nekaterih kovinskih karbidih na omočljivost (slika 4) ter vpliv temperature na omočljivost Al2O3 z Al (slika 5). Iz (3) izhaja, da omočljivost nastane, ko je ySL< ySV (cos 0 > 0). Idealna omočljivost pri 0 = 0° pomeni, da je ySV = ySL + yLV. V sistemu čista kovina - oksid je omočljivost slaba (0 > 90°). Tak{no vedenje lahko razložimo tako, daje povr{ina oksidov po naravi elek-trostatsko negativna. Negativni elektronski "oblak" kovine se "odbija", ko pride v stik s povr{ino oksida, a ^ io ZfC HbC wt Koncentracija valenčnih elektronov Slika 4: Kontaktni kot 0 za tekoče kovine Cu, Fe, Co in Ni v stiku z nekaterimi kovinskimi karbidi z različno koncentracijo valenčnih elektronov (4) Slika 5: Sprememba kontaktnega kota 0 s temperaturo za sistem Al-Al2O3 (4) zato sta povr{inska energija ySL in kontaktni kot 0 velika (2). 4 MEHANIZMI POVEZAV NA MEJNIH POVRŠINAH Povezava med matico in ojačitveno fazo bo nastala ob tesnem stiku med sestavinami kompozita, ko je prisotna omočljivost oziroma adhezija. Pri tem nastanejo različne vrste povezav: mehanska, elektrostatska, kemijska, povezava z medsebojno omočljivostjo in raztapljanjem sestavin ter reakcijska oziroma difu-zijska povezava. Vrste povezav so shematsko prikazane na sliki 6 (1,2). A) Mehanska povezava O čisti mehanski povezavi govorimo, ko so povr{ine dveh sestavin mehansko trdno spete in med I i i i i i i i i i i i I I j j || J i J j J J ^777777777^777 Slika 6: Shematski prikaz mehanizmov povezav na mejni površini med matico (M) in ojačitveno fazo (F): (a) mehanska povezava; (b) elektrostatska povezava; (c) kemijska povezava, R in X sta kompatibilni kemijski skupini; (d) kemijska povezava z dodatkom vezivnega sredstva - npr. silan med polimerno matico in steklenimi vlakni; (e) povezava z medsebojnim raztapljanjem sestavin; (f) reakcijska ali difuzijska povezava z nastankom reakcijske plasti med sestavinami kompozita. Slika 7: Mikrostruktura poliranega prereza kompozita Cu-W prikazuje, da ni bilo reakcij na mejni površini. Kompozit je narejen z metodo infiltracije tekočega bakra pri 1200 °C (2). njimi ni kemijskih povezav (teoretično tudi brez van der Waalsovih sil) (slika 6a). Trdnost povezave je večja, čim večja je hrapavost mejne povšine oziroma hrapavost ojačitvene faze. Krčenje materiala matice na ojačitveni fazi povečuje sile trenja med njima in prispeva k boljši mehanski povezavi. Vendar čista mehanska povezava v praksi nastane redko. Tako so van der Waalsove sile vedno prisotne pri vseh materialih. Zato raje definiramo mehansko povezavo kot tisto, pri kateri prevladuje mehanska interakcija sestavin. Mehanska povezava deluje v večini primerov skupaj z drugimi mehanizmi. Primer mehanske povezave je sistem Cu-W (slika 7), kjer se volframova vlakna nahajajo v bakreni matici. B) Elektrostatska povezava Takšna povezava nastane, ko je ena površina pozitivno nabita, druga pa negativno (slika 6b) oziroma ko pride do medsebojnega elektrostatskega privlačenja sestavin. Elektrostatska interakcija je kratkega dosega in deluje na majhnih razdaljah, ki so velikosti dimenzij atomov. Zato nečistoče in adsor-birani plini na površini bistveno vplivajo na učinkovitost elektrostatske povezave. C) Kemijska povezava To je povezava, ki nastane med kompatibilnimi kemijskimi skupinami matice in ojačitvene faze (slika 6c). Trdnost vezi je odvisna od števila skupin na enoto površine. Pri kompozitih s polimerno matico se navadno dodajajo reagenti ali vezivna sredstva, kot npr. silani v primeru povezave oksidnih kemijskih skupin na površini steklaste faze z molekulami polimera (slika 6d). Kemijska povezava na mejni površini nastane npr. pri trdem spajkanju delov, narejenih iz kompozitov SiC in/ali SiCvlakna/SiC. Za spajkanje je bila uporabljena evtektična zlitina s sestavo 84Si-16Ti, ki ima temperaturo tališča 1330 °C (8). Mikrostrukturne preiskave Slika 8: (a) SEM-posnetek mikrostrukture na stiku med SiCv/SiC prikazuje fino evtektično strukturo spajkalne zlitine 84Si-16Ti in ostro mejo med zlitino in SiC; (b) TEM-posnetek prikazuje faze Si in Si2Ti v evtektični zlitini. Stik med zlitino in SiC nastane predvsem med Si in SiC ter med nekaterimi delci Si2Ti in SiC; (c) HRTEM-posnetek mejne površine med SiC in Si prikazuje atomsko ostro mejo brez opažene difuzije ali reakcijskih faz; (d) HRTEM-posnetek mejne površine med SiC in Si2Ti prikazuje tudi atomsko ostro mejo brez difuzije Ti v SiC in brez drugih faz (8). z vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM) in nano-strukturne preiskave s presevno elektronsko mikroskopijo visoke ločljivosti (HRTEM) so potrdile, da med zlitino 84Si-16Ti in SiC nastane skoraj atomsko ostra mejna povr{ina brez medsebojne difuzije ali reakcijskih faz (slika 8). Adhezija med sestavinami je posledica neposredne kemijske povezave oziroma kemijskih vezi Si-Si in Si-C na stiku med Si in SiC ali vezi Si-Ti in Ti-C na stiku med Si2Ti in SiC. D) Medsebojno raztapljanje sestavin O raztapljanju sestavin govorimo takrat, ko so izpolnjeni pogoji omočljivosti oziroma ko je kontaktni kot 6> < 90°. Matica in ojačitvena faza se medsebojno raztapljata, med njima pa ne nastane reakcijski produkt (slika 6e). Mehanizem povezave vključuje interakcije elektronov na atomskem nivoju. Sile interakcije so kratkega dosega in se pojavijo takrat, ko so sestavine na medsebojni razdalji nekaj atomskih radijev. Na omočljivost in raztapljanje zato močno vpliva kontaminacija ter adsorbirani plini na povr{ini. S področja kompozitov je značilen primer sistema Al-C, kjer talina aluminija ne omoči grafitnega vlakna, dokler se ta predhodno ne očisti adsorbiranih nečistoč na povr{ini. Podobno velja za sistem Ni-C (2). S sorodnega podrocja, ki obravnava trdo spajkanje aluminija, je tudi znano, da oksidna plast na povr{ini Al preprečuje omočljivost in spajkanje. Ko se ta plast odstrani in postane povr{ina aluminija čista, pride do omočljivosti in raztapljanja Al v zlitini za spajkanje. E) Reakcijska povezava Izdelava kompozitov s kovinsko matico (MMC) in kompozitov s keramično matico (CMC) navadno vključuje procese obdelave pri visokih temperaturah. Zato so v MMC in CMC difuzijski procesi, v katerih atomi dveh sestavin medsebojno difundirajo preko mejne povr{ine. Posledica difuzije na mejni povr{ini je lahko nastanek reakcijske plasti oziroma nove faze, ki se po strukturi, kemijski sestavi in mehanskih lastnostih razlikuje od sestavin kompozita. V MMC so reakcijske faze pogosto krhke intermetalne spojine tipa AB, A2B, A3B, AB2 itd., npr. CuA^, ЋзА1. Različne mehanske lastnosti reakcijske plasti lahko močno spremenijo značaj mejne povr{ine. Hitrost difuzije, ki jo izrazimo z difuzijskim koeficientom, D (cm2s-1) eksponentno nara{ča s temperaturo po enačbi Arrheniusovega tipa: D = Do exp(-Qd/RT) (6) kjer je Qd aktivacijska energija za difuzijo (J/mol), Do je konstanta, R je plinska konstanta, T je absolutna temperatura. Tako imamo pri visokotemperaturni izdelavi MMC in v prisotnosti raztaljene kovine večjo verjetnost nastanka reakcijskih plasti kot pri izdelavi MMC pri nižjih temperaturah z difuzijo v trdnem stanju (sintranje). Doseg difuzije oz. debelino reakcijske plasti x (cm), ki z difuzijo nastane v času t (s), lahko ocenimo iz enačbe: x = (D ■ t)1/2 (7) Na splo{no se mejna povr{ina v času obratovanja kompozita lahko spreminja, posebej, če je ta izpostavljen povi{ani temperaturi. Reakcijske plasti, ki nastanejo pri izdelavi kompozitov, utegnejo rasti in se spreminjati tako, da je možen nastanek zelo kompliciranih reakcijskih produktov. 5 REAKCIJSKE POVEZAVE V KOMPOZITIH S KOVINSKO MATICO 5.1 Reakcijske faze in mehanske lastnosti Ko na mejni povr{ini nastane reakcijska faza z elastičnim modulom, ki se razlikuje od modulov matice in ojačitvene faze, se spremenijo tudi mehanske lastnosti kompozita kot celote. Poleg debeline reakcijske faze/cone je treba upo{tevati, da nastaneta {e dve novi mejni povr{ini: med matico in reakcijsko fazo ter med reakcijsko fazo in ojačitveno fazo (slika 9). Za opis mehanskih lastnosti tak{nega sistema moramo obravnavati {e dodatne parametre, kot so natezna (o) in strižna (t) trdnost reakcijske faze in trdnost obeh novih mejnih povr{in (crIM, crIF). Vendar je v praksi težko upo{tevati vse na{tete parametre. Pri poenostavljenem opisu mehanskih lastnosti po pra- Slika 9: Definicija nekaterih trdnosti v kompozitih z reakcijsko fazo Slika 10: Razpoke v titan-boridni fazi na mejni površini Ti-B (2) vilu, ki velja za mešanice faz (1), uporabljamo trdnost matice oM, ojačitvene faze oF in reakcijske faze aR. Deformacijsko-lomne lastnosti kompozita so odvisne tudi od debeline reakcijske cone. Primer na sliki 10 prikazuje nastanek razpok v krhki reakcijski fazi titan-borida (TiB2) na mejni površini v vlaknatem kompozitu Ti-B. Na osnovi teoretičnih raziskav so predlagane tri vrste reakcijskih con glede na njihovo debelino in vpliv na lastnosti kompozita (2): a) Majhna reakcija. Dolžina razpok je enaka debelini reakcijske cone in je premajhna, da bi nastale razpoke v ojačitveni fazi oziroma vlaknu (slika 10). Razpoke v reakcijski coni ne vplivajo na trdnost kompozita, ki je v glavnem odvisna od trdnosti vlaken. Značilna debelina reakcijske cone je do 0,5 pm. b) Srednja reakcija. Dolžina razpok je večja kot v primeru (a). Razpoke povzročijo napetost v vlaknih, ki je večja od napetosti zaradi intrinzičnih defektov v vlaknih. Zato se vlakna zlomijo prezgodaj in pri napetosti, ki je odvisna od debeline reakcijske cone. Značilna debelina reakcijske cone je od 0,5 pm do 1 pm. c) Velika reakcija. Nastanek razpok v reakcijski coni povzroči takojšnji lom vlaken. Značilna debelina reakcijske cone je večja od 1 pm. Na osnovi teoretičnih raziskav lahko napovemo, da obstaja "varna meja" reakcije oziroma kritična debelina reakcijske cone, pod katero ni bistvenega vpliva reakcijske faze na mehanske lastnosti kompozita. Takšne napovedi so bile eksperimentalno potrjene najprej na sistemu titan-bor ter kasneje na drugih sistemih (slika 2). Lastnosti kompozita se torej ohranijo nespremenjene, dokler debelina reakcijske cone ne preseže določene kritične vrednosti. 5.2 Primeri reakcijskih povezav v MMC Poleg tipične reakcijske povezave, lahko v MMC srečamo še primere povezav z izmenjevalno reakcijo in povezavo z nastankom kovinskega oksida na mejni površini (slika 11). Pri izmenjevalni reakciji celotno reakcijo med sestavinami lahko predstavimo z dvema zaporednima reakcijama, čeprav ju praktično ne moremo razločiti. Dober primer je reakcija zlitine titan-aluminij z borom, ki se lahko predstavi v dveh korakih: Ti(Al)ss + 2B = (Ti,Al)B2 Ti + (Ti,Al)B2 = TiB2 + Ti(Al)ss Zlitina reagira z borom tako, da nastane mešan diborid (Ti,Al)B2. Sledi izmenjava med titanom v matici in aluminijem v mešanem diboridu. Slika 12 prikazuje linijsko elementno analizo, narejeno z elektronskim mikroanalizatorjem čez mejno površino med titanovo zlitino in borom. Rezultat izmenjave med Al in Ti je povečana koncentracija Al od nominalnih masnih deležev 8 % v zlitini do -14 % na meji med zlitino in reakcijsko fazo TiB2. Raziskave, narejene s podobno Ti-zlitino z 10 % Al so pokazale, da zaradi "izrivanja" Al iz reakcijske cone z izmenjevalno reakcijo nastane tudi zmanjšanje konstante hitrosti reakcije za okoli 35 % pri temperaturi 760 °C (2). Pri izdelavi kompozitov lahko kisik (iz zraka) povzroči nastanek tankih plasti kovinskih oksidov na mejni površini. Podobne plasti nastanejo, ko je ojačitvena faza v matici oksidnega tipa npr. Al2O3, kjer reaktivnost kovin z Al2O3 ocenimo iz proste energije ДG, potrebne za nastanek oksidov tipa MOx na kovinski površini (slika 11-c). Oksid nastane, če je AG (MOx) < A G (Al2O3). Raziskave mejnih površin med aluminijevo matico in ojačitvenimi fazami, kot so vlakna SiC ali B, so pokazale, da dejanska povezava nastane med plastmi aluminijevega oksida na površini Al s silicijevim oksidom na površini SiC-vlaken oziroma z borovim oksidom na površini B-vlaken. Takšna "oksidna" povezava pojasnjuje stabilnost mejne površine v kompozitih Al-B. Drugače so čiste sestavine (Al in B) medsebojno zelo reaktivne, npr. Slika 11: Reakcijske povezave v MMC: (a) tipična povezava med kovinsko matico M, in ojačitveno fazo F, ko nastane reakcijski produkt MFx, npr. TiB2, TiC itd.; (b) povezava z izmenjevalno reakcijo, npr. pri sistemu Ti(Al)-B; (c) povezava z nastankom oksida MOx, kjer je A G MOx < A G FOY, npr. v sistemu Al-B. Slika 12: Linijski koncentracijski profil EPMA čez mejno površino v kompozitu Ti-8Al-1Mo-1V / B prikazuje prisotnost Al in Ti v reakcijski coni, kjer nastaja faza TiB2 (2) kadar pri infiltraciji s tekočim aluminijem nastane trganje tanke oksidne plasti na površini Al z erozijo ali drugimi mehanizmi. Primer na sliki 13 prikazuje mikrostrukturo mejne površine med Al in B v kompozitu Al-B, ki je bil narejen z optimiziranim postopkom sintranja oziroma z difuzijo v trdnem stanju. Dodatna analiza na presevnem elektronskem mikroskopu (TEM) je potrdila prisotnost nekaj 10 nm debele oksidne plasti Al2O3 na mejni površini. Tanke oksidne plasti so zaradi svoje velike površinske energije nestabilne. Zato pri višjih temperaturah plasti postanejo porozne, pri čemer nastane reakcija med matico in ojačitveno fazo. Po termični obdelavi kompozita Al-B pri temperaturi 500 °C in času 50 h pride do rasti reakcijske faze AlB2 na mejni površini, ki nastane zaradi erozije in trganja oksidne plasti Al2O3 na površini Al (slika 14). Posledično se poslabšajo tudi mehanske lastnosti kompozita. Slika 15 prikazuje spremembe natezne trdnosti a, po izotermični obdelavi kompozita Al-B pri Slika 13: Mikrostruktura mejne površine kompozita Al-B po izdelavi s postopkom sintranja. Prisotnost plasti Al2O3 med sestavinami je bila ugotovljena z analizo na TEM (2). Slika 15: Natezna trdnost kompozita aluminij-bor v odvisnosti od časa izotermične obdelave pri različnih temperaturah (□, 232 °C; A, 371 °C; O, 538 °C) (2). Točke označene kot ♦ so normalizirane vrednosti ( ) za kompozit Al-B iz primera na sliki 16. temperaturah 232, 371 in 538 °C. Po obdelavi pri 371 °C/100 h se trdnost zmanjša za okoli 10 %, po 5000 h pa skoraj za 40 %. Trdnost se zmanjšuje bistveno hitreje pri 538 °C in pade na 50 % že po 10 h. Stopnjevanje reakcije med aluminijem in borom v odvisnosti od časa obdelave pri povišani temperaturi se jasno izraža v mikrostrukturnih spremembah na mejni površini kompozita Al-B, kot jih prikazujejo SEM-posnetki na sliki 16. Izmerjene trdnosti kom-pozita potrjujejo tendenco, prikazano na sliki 15. 5.3 Nekatere značilne kemijske reakcije v MMC Izbrani primeri kemijskih reakcij na mejnih površinah v MM-kompozitih (raziskave od leta 1995 in dalje) so podani v tabeli 1 (5). V kompozitih s Ti-matico je npr. možna reakcija titana z ogljikom ali SiC, kjer nastane TiC, reakcija med Ti in B z nastankom TiB2 ter reakcija med Ti in Slika 14: Mikrostruktura mejne površine kompozita Al-B po termični obdelavi pri temperaturi 500 °C / 50 h. Posnetek prikazuje nastanek reakcijskega produkta oziroma aluminij-boridne (AlB2) faze na mejni površini(2). Slika 16: Mikrostruktura kompozita Al-B po obdelavi pri temperaturi 500 °C prikazuje stopnjevanje reakcije in rast faze AlB2 na mejni površini s posledičnim poslabšanjem mehanskih lastnosti (♦, slika 15): (a) 0,5 h (a = 590 MPa); (b) 5 h (o = 520 MPa); (c) 12 h (a = 440 MPa); (d) 165 h (a = 320 MPa) (2). Tabela 1: Reaktivnost nekaterih ojačitvenih materialov z Al in Mg(Al); pregled reakcij, ki lahko nastanejo pri izdelavi MMC pri temperaturah < 800 °C. KOVINSKA MATICA OJAČITEV Al zlitina Mg-Al C 4Al + 3C Al4C 2Al + Mg + 2C Al2MgC2 (<2 % Al) 4Al + 3C AUC3 (>2 % Al) Si nastane zlitina Al-Si Si + 2Mg Mg2Si * B4C 6B4C + 27Al 6Al3BC + 9AlB2 6B4C + 27Al 6Al3BC + 9AlB2 tudi: AlB10, Al3B48C2, AlB24C4 tudi: AlB10, Al3B48C2, AlB24C4 SiC 4Al + 3SiC AUC3 + 3Si 4Al + 3SiC AUC3 + 3Si TiC 4Al + 3 TiC Al4C3 + 3Ti ni podatkov 13Al + 3TiC Al4C3 + 3Al3Ti Al2Ö3 ni reakcije 3Mg + 4Al2O3 3MgAl2O4 + 2Al * 3Mg + M2O3 3MgO + 2Al SiO2 ni reakcije Mg + 2SiO2 + 2Al MgAl2O4 + 2Si 2MgAl2O4 + 3Si 2MgO + 3SiO2 + 4Al * reakcije, prisotne tudi z matico iz čistega Mg Al2O3 z nastankom faze Ti3Al. V kompozitih z Mg-matico* je omenjena še reakcija: 2Mg + SiO2 2MgO + 2Si. Primerjava termodinamičnih podatkov o tvorbeni entalpiji pri različnih temperaturah pa pove, da je večina kovin v tekočem stanju reaktivna z ojačitvenim materialom, še posebej z oksidnimi ali karbidnimi sestavinami. V nekaterih primerih, kot je Al-SiC, je reaktivnost opažena tudi pod linijo "solidus". Kemijske reakcije so pogosto povezane z oksidacijo matice ali elementa iz matice ter redukcijo materiala ojačit-vene faze. Čeprav so določene reakcije termodinamično ugodnejše, pa v praksi nekatere med njimi niso bile opažene. Da bi lahko ocenili možnost nastanka posameznih reakcij, je v takih primerih treba še raziskati njihovo kinetiko skupaj z razpoložljivimi termodinamičnimi podatki. Zato ima preučevanje in poznanje reakcijske kinetike na mejnih površinah pomembno vlogo pri: (a) ustrezni izbiri materialov matice in ojačitvene faze (kompatibilnost sestavin), (b) pri določanju parametrov izdelave kompozita z namenom preprečevanja pretiranih reakcij na mejni površini, (c) pri oceni obstojnosti kompozita in (d) pri ugotavljanju načinov kontroliranja kinetike reakcije. 6 REAKCIJSKA KINETIKA IN KOMPATIBILNOST Raziskave reakcijske kinetike pri različnih kombinacijah materialov matice in ojačitvene faze, so tesno povezane s preučevanjem in ugotavljanjem njihove medsebojne kompatibilnosti. Kompatibilnost matice in ojačitvene faze je dejansko tisti faktor, ki zahteva načrtovanje, razvoj in tehnologijo izdelave kompozitov. Pri tem pa so pretirane kemijske reakcije na mejnih površinah osnovna težava, ki jo lahko ustrezno rešimo z izbiro kompatibilnih sestavin kompozita. 6.1 Kompatibilnost matice in ojačitvene faze Pri raziskavah kompatibilnosti sestavin je treba upoštevati merila, ki obravnavajo omočljivost sestavin ter njihovo mehansko, termomehansko in kemijsko oziroma termodinamično kompatibilnost. A) Mehanska kompatibilnost pomeni ustrezno izbiro materialov matice in ojačitvene faze glede na njihove mehanske lastnosti: gostoto (з), Youngov (elastični) modul (E), trdnost (o) in žilavost (KIC). Specifični modul (E/p) in specifična trdnost (o/p) se pogosto uporabljata za opis lastnosti kompozita glede na gostoto matice in ojačitvene faze. Večji vrednosti E/p in o/p omogočata, da se masa delov, narejenih iz kompozita, zmanjša. V tabeli 2 so podane lastnosti nekaterih materialov, ki se uporabljajo za izdelavo kompozitov. Primerjava mehanskih lastnosti posameznih sestavin nam omogoča načrtovanje in izbiro materialov matice in ojačitvene faze za pridobivanje zaželenih mehanskih lastnosti kompozita. Zato se pogosto uporabljajo t. i. "diagrami lastnosti materialov", kot so E = /(p), o = /(p), E = /(o) itd. z ustreznimi "indikatorji" lastnosti: E/p, Em/p, Ell3/p ali Kdp, Kdn/p in KIC2/3/p (1). Tako npr., če želimo izboljšati žilavost kompozita s krhko keramično matico in istočasno zmanjšati maso kompozita, je treba maksimirati indikatorje KIC/ , KIC1/2/ KIC2/3/ . V primeru kompozita Al2O3 s 25 % SiC-vlaken se trdnost v primerjavi z Al2O3-keramiko poveča za 3-krat (o = 900 MPa) in žilavost za skoraj 2-krat (KIC = 8,0). B) Termomehanska kompatibilnost mora biti med matico in ojačitveno fazo dobra v tem smislu, da so koeficienti termičnega raztezka (KTR) obeh sestavin podobni oziroma da med njimi ni prevelikih razlik. Tabela 2: Primerjava mehanskih lastnosti nekaterih kovin, keramik in vlaken (1) P E a * E/ / Kic (g/cm3) (GPa) (MPa) (MPa m1/2) KERAMIKA ALO3 3,87 382 332 99 86 4,9 MgO 3,60 207 230 58 64 1,2 ZrO2 5,92 170 900 29 152 8,6 ß-Sialon 3,25 300 945 92 291 7,7 KOVINE Al 2,70 69 77 26 29 — Ti-2,5%Sn 4,56 112 792 24 174 — Al-3%Zn-0,7%Zr 2,83 72 325 25 115 — Cu-30%Zn 8,50 100 550 12 65 — jeklo 7,86 210 460 27 59 — VLAKNA SiC 2,60 250 2200 96 846 — Al2O3 3,90 380 1400 97 359 — B 2,65 420 3500 159 1321 — C 1,86 380 2700 204 1452 — * vrednosti er so bile izmerjene s testom, kije ustrezen za material: upogibna trdnost za keramiko, natezna trdnost za kovine in vlakna. Zaradi morebitnih razlik v vrednostih KTR matice (am) in ojačitvene faze (ao) nastanejo notranje termične preostale (rezidualne) napetosti, npr. ko se kompozit po izdelavi pri povišani temperaturi ohladi ali ko obratuje v ciklih segrevanja in ohlajevanja. Te napetosti so odvisne od elastičnega modula (E) in KTR matice ter ojačitvene faze. Velike razlike v KTR so torej neželene in lahko povzročijo napake na mejnih površinah. V MMC so te razlike relativno velike npr. am = 2a0, v CMC so pa majhne. C) Kemijska oziroma termodinamična kompa-tibilnost je pomembna za stabilnost mejne površine in za ohranitev lastnosti kompozita med obratovanjem. Pretirana kemijska reakcija povzroča degradacijo fizikalno-kemijskih lastnosti obeh sestavin in nastanek reakcijskega produkta/faze na mejni površini. Zato so sistemi, v katerih ni termodinamične sile za nastanek reakcije med sestavinami, najbolj želeni, vendar so v praksi redki. V večini kompozitov je reakcijska povezava tista, ki omogoča trdnost povezave med matico in ojačitveno fazo. Začetna točka pri raziskavah kemijske kompatibilnosti je vsekakor zbiranje podatkov o faznih ravnotežjih sestavin v različnih temperaturnih območjih, ki vključujejo tudi temperature izdelave in obratovanja kompozita. Takšni podatki so navadno dostopni v faznih diagramih, ki so v določenih sistemih (npr. oksidi) pogosto pomanjkljivi ali ne obstajajo. V tem primeru se za raziskave stabilnosti in kemijske kompatibilnosti uporabljajo razpoložljivi termodinamični podatki, ki jih dobimo iz raziskav reakcijske kinetike oziroma difuzije na mejnih površinah. S tem določimo podatke o hitrosti (konstanta hitrosti reakcije, k) in dosegu difuzije (difuzijski koeficient, D) kar je pomembno za poznanje, razumevanje in kontrolo kemijskih reakcij na mejnih površinah. Za sestavine kompozita lahko rečemo, da so kemijsko ali termodinamično kompatibilne, če med njimi ni reakcije, ali je reakcija tako majhna, da reakcijska faza po obsegu in fizikalno-kemijskih lastnostih ne vpliva na poslabšanje lastnosti kompo-zita. 6.2 Raziskave kompatibilnosti Za raziskovanje kompatibilnosti sestavin kompo-zitov se navadno uporabljata dve metodi. Pri prvi metodi je mejna površina med izbranimi sestavinami dejansko izolirana kot v primeru določanja omočlji-vosti različnih podlag s tekočimi kovinami ali v primeru preiskav posebej narejenih difuzijskih členov. Pri drugi metodi se preiskuje mejne površine v realnih kompozitih po končanem procesu izdelave ali po kasnejši obdelavi kompozita. Na doseg ali obsežnost reakcije, ki jo preiskujemo, vpliva več faktorjev: izbira sestavin matice in ojačitvene faze, velikost ojačitvene faze, temperatura, atmosfera ter ustreznost simulacije geometrijskih razmer s tistimi v realnem kompozitu. Težave s poslabšanjem lastnosti zaradi kemijske nekompatibilnosti in neželenih kemijskih reakcij lahko v MMC rešujemo na različne načine (2): • z zamenjavo materiala ojačitvene faze s termodinamično kompatibilnim; • z nanašanjem plasti na ojačitveno fazo, ki so kompatibilne z ojačitveno fazo in preprečujejo ali zmanjšujejo interakcijo z matico; • s spreminjanjem sestave kovinskih matic (zlitin) z legiranjem z dodatki, ki zmanjšujejo aktivnost hitrodifundirajočih elementov v zlitini. Tako imajo borova vlakna, prevlečena s plastjo SiC, podobno kompatibilnost s Ti-matico ali Al-ma-tico, kot jo ima SiC v Ti-matici oziroma Al-matici. Plast SiC preprečuje reakcijo med Ti in B in reakcijo med Al in B, nastaneta pa TiC in Al4C3. Plast bor- nitrida (BN) na površini borovih vlaken v Al-matici prav tako preprečuje reakcijo med Al in B (2). Ko simuliramo geometrijske razmere, je treba upoštevati volumenska razmerja sestavin, razdalje med dispergiranimi delci/vlakni ojačitvene faze, kristalografsko orientacijo in vpliv radija delcev na topnost in koncentracijske gradiente. Pri večini preiskav difuzije skozi reakcijsko cono je bilo privzeto, da je difuzija hitrostno krmiljen proces z reakcijsko kinetiko, ki je opisana z enačbo, podobno enačbi (7): X = k • t1'2 (8) kjer je k konstanta hitrosti reakcije (cm s-1/2), x je debelina reakcijske plasti (cm) in t je čas (s). Iz (7) in (8) izhaja, da med k in D velja naslednja zveza: k = D112. Ugotovljeno je bilo, da (8) dobro opisuje večino eksperimentalnih podatkov v sistemih, kjer je kovinska matica titan ali titanove zlitine. Izpeljava enačbe (8) predpostavlja, daje rast reakcijske plasti določena z difuzijo enega reaktanta skozi reakcijsko plast konstantne površine pri konstantnih mejnih pogojih. Temperaturna odvisnost konstante k ima Arrhe-niusovo obliko: k = A exp(-Qa/RT) (9) merilo za količino reakcije oziroma za določanje konstante hitrosti reakcije k. V tabeli 3 so prikazani rezultati raziskav, narejenih v temperaturnem področju od 750 °C do 1038 °C in času do 200 h. Debelina reakcijskih plasti TiB2 je bila od 1 pm do 9 pm. Rezultati v tabeli 3 prikazujejo nižje k-vrednosti za titanove zlitine v primerjavi s k-vrednostmi za čisti titan. Reakcija med titanom in borom nastane predvsem zaradi prevladujoče difuzije bora iz ojačitvene faze v matico. Tako so mikrostruturne preiskave potrdile nastanek por v borovih vlaknih, ki so posledica difuzije bora iz vlaken v matico. Vpliv temperature na reakcijo med čistim titanom in borom je prikazan na sliki 17. Premice prikazujejo odvisnost debeline plasti titan-diborida od kvadratnega korena iz časa, in sledijo zakonu parabolične rasti, ki je podan z enačbo (8). Konstanta hitrosti reakcije k pri določenih temperaturah se lahko določi iz naklona premic na sliki 17. Izračunane vrednosti k so izpisane v tabeli 3. Klein (1969) je raziskoval vpliv kemijske sestave zlitin oziroma legirnih elementov v titanu na hitrost reakcije titana z borom z namenom pridobivanja kjer je A konstanta, Qa je "navidezna" aktivacijska energija (J/mol). Iz (7) izhaja, da je difuzijski koeficient sorazmeren z x2/t, medtem pa je iz (8) konstanta hitrosti k sorazmerna s x/t12. Iz (6) in (9) izhaja, da je aktivacijska energija za difuzijo Qd, dvakrat večja od Qa. 6.3 Primeri reakcijske kinetike in kompatibilnosti 6.3.1 Sistem titan-bor (Ti-B) Raziskave kompozitov z matico iz čistega titana in titanovih zlitin so potrdile, da v skoraj vseh primerih reakcij z borom nastane faza TiB2 (titan-diborid). Debelina plasti faze TiB2 se navadno uporablja kot Slika 17: Rast plasti diboridne faze (TiB2) v kompozitih Ti-B v odvisnosti od temperature in časa Tabela 3: Konstante hitrosti k za reakcije med titanovimi zlitinami in boroma (2) TEMPERATURA, T/°C ZLITINA 750 760 800 850 871 900 982 1000 1038 Referenca 2 Ti-8Al-1Mo-1V 2,05 - 5,4 - - 17 - 28 - Blackburn,1966 - 3,4 - - - - - - - Klein, 1969 Ti-6Al-4V - - - - - - 25 - 35 Schmitz, 1968 - - - 18 - - - - - Snide, 1968 - 2,6 - - - - - - - Klein, 1969 Ti-13V-11Cr-3Al — — — — — — 10 — 18 Schmitz, 1968 - 1,4 - - - - - - - Klein, 1969 Ti-8V-8Mo-2Fe-3Al - 1,6 - - - - - - - Schmitz, 1970 Ti-11Mo-5Zr-5Sn - 2,0 - - 8,0 - 32 - - Klein, 1969 Ti (nelegiran) - - - 23 - - - - - Snide, 1968 - 5,0 - - 18,6 - 48 - 78 Klein, 1969* a enote za k so v 10 7 cm s 1/2 Slika 18: Spreminjanje konstante hitrosti reakcije med titanom in borom v odvisnosti od legiranja titana z nekaterimi elementi potrebnih podatkov za razvoj titanovih zlitin, ki so kemijsko kompatibilne z borom. Meritve konstante hitrosti reakcij med borom in nekaterimi binarnimi titanovimi zlitinami so bile narejene pri temperaturi 760 °C. Rezultati, prikazani na sliki 18, prikazujejo, da legirni elementi, kot so npr. vanadij, aluminij in molibden, lahko znižajo vrednosti konstante hitrosti reakcije med titanom in borom. 6.3.2 Sistem titan-aluminij oksid (Ti-Al2O3) Tressler (1971, 1973) (2) je raziskoval reakcije v trdnem stanju med čistim titanom in Al2O3, kot tudi med zlitinami Ti-6Al-4V, Ti-8Al-1Mo-1V in Ti-6Al-2Sn-4Mo-2Zr z Al2O3. Standardno reakcijo med titanom in Al2O3 lahko zapišemo: Ti + 1/3 Al2O3 TiO + 1/3 Al (10) Na osnovi termodinamičnih podatkov o prostih energijah ima ta reakcija pozitivno prosto energijo AG, kar pomeni, da je Ti stabilen v stiku z Al2O3. Vendar je bilo eksperimentalno ugotovljeno, da titan reducira Al2O3, zato je bolj realistično obravnavati reakcijo, v kateri se kisik iz Al2O3 raztaplja v titanu: Ti + X Al2O^ Ti(Ok + 2x Al (11) Eksperimenti so potrdili termodinamično nestabilnost Al2O3 v stiku s titanom v širšem temperaturnem območju. Tako med 650 °C in 870 °C titan reducira Al2O3, med njima nastane reakcijska cona, ki vključuje dve različni področji (slika 19). V notranjem delu reakcijske cone v bližini Al2O3 je faza TiO, ki vsebuje posamezne izolirane delce s sestavo (TiAl)2O3; v zunanjem delu v bližini rekri-staliziranega a-Ti je faza Ti3Al. Izotermična rast reakcijske cone se vede po zakonu parabolične rasti, kar prikazuje na difuzijsko krmiljen proces. Temperaturna odvisnost konstante hitrosti reakcije ima Arrheniusovo obliko in je prikazana na sliki 20. Ustrezne aktivacijske energije za difuzijo Qd, so od 210 kJ/mol do 220 kJ/mol. Titanove zlitine z relativno velikim deležem aluminija reagirajo z Al2O3 mnogo hitreje v primerjavi s čistim titanom, kar prikazuje na to, da je difuzija aluminija skozi reakcijsko cono tista, ki omejuje oziroma krmili hitrost reakcije. Pri redukciji Al2O3 se sprostijo atomi kisika in aluminija, ki z vgrajevanjem v Ti-matico povzročijo njeno utrjevanje in povečano krhkost. Reakcijska faza Ti3Al nastane mnogo hitreje v primeru Ti-zlitin zaradi prisotnosti Al že v samih Slika 19: Reakcijska cona med Ti in Al2O3 po obdelavi pri 871 °C / 60 h 10УТ (K'1 Slika 20: Konstante hitrosti k, parabolične rasti reakcijskih plasti v odvisnosti od recipročne temperature za različne kompozite s titanovo matico (2) zlitinah, kar posledično zmanjša difuzijo Al iz faze Al2O3. Raziskave so pokazale, da so kompoziti iz sistema Ti-Al2O3 veliko bolj primerni glede na interakcije sestavin, v primerjavi s sistemi na osnovi Ti-B ali Ti-SiC. 6.3.3 Sistem nikelj aluminid - silicij karbid (Ni3Al-SiC) Nieh in sodelavci (1988) (7) so raziskovali kemijsko kompatibilnost med SiC in nikelj aluminidom (Ni3Al) z oznako IC-50, ki ima sestavo Ni-23Al-0,5Hf-0,2B (x/%). Reakcijski difuzijski členi so bili narejeni med Ni3Al in SiC z vročim stiskanjem SiC-vlaken ali sintranih SiC-kosov med dvema ploščicama Ni3Al. Temperatura obdelave je bila med 700 °C in 1100 °C in časi stiskanja od 1 h do 6 h. Vsi eksperimenti so bili narejeni v vakuumu (10-3 Pa). Preiskave difuzijskih členov so bile narejene na ustrezno pripravljenih metalografskih obrusih z uporabo vrstične elektronske mikroskopije (SEM) in elektronske mikroanalize (EPMA) za določanje kemijske sestave reakcijskih produktov. Na SEM-posnetku poliranega prereza difuzijskega člena med SiC-vlaknom in Ni3Al-ploščicami (slika 21) je jasno razvidna večplastna reakcijska cona med sestavinami. Kemijska reakcija je v osnovi določena z razliko prostih tvorbenih energij med reagenti in produkti reakcije. Zato mehanske obremenitve pri stiskanju difuzijskega člena ne vplivajo značilno na potek reakcije. V reakcijski coni opazimo štiri navidezno ločene reakcijske plasti. Dodatne preiskave na TEM so pokazale, da nobena od plasti ni homogena stehio-metrična faza, ampak je vsaka plast sestavljena iz prevladujoče matrične faze z dispergiranimi delci ali gručami (klasterji) drugih faz. Točkovna elementna analiza EPMA je bila narejena na IC-50-matici, SiC-fazi in v centru vsake reakcijske plasti (I,II,III,IV). Rezultati so podani v tabeli 4. Legirna elementa Hf in B v IC-50 nista bila prisotna v reakcijskih plasteh in nista bila upoštevana pri analizi EPMA zaradi zelo nizkih koncentracij in nepomembnega vpliva na celotno reakcijo. Tabela 4: Kemijska sestava reakcijskih plasti med SiC in IC-50, določena z EPMA; molski deleži x/% x(Ni) /% x(Al) /% x(Si) /% x(C)/% SiC 0,5 0 51,9 47,6 I 23,0 0,9 46,7 29,4 II 58,3 4,9 21,7 15,1 III 64,2 14,1 18,0 3,7 IV 58,4 37,4 3,1 1,5 IC-50 74,0 24,3 0 1,7 Sestava SiC in zlitine IC-50, izmerjena z EPMA, je skladna z njihovo nominalno sestavo. Zvezna linijska profilna analiza ni bila narejena zaradi omejene (mikrometrske) prostorske ločljivosti elektronske mikroanalize. Vendar so podatki iz tabele 4 uporabljeni za približno elementno linijsko profilno analizo čez reakcijsko cono, ki prikazuje spremembo koncentracij elementov v večplastni reakcijski coni (slika 22). S slike 22 je razvidno, da koncentracija elementov pada z naraščanjem razdalje od originalne mejne površine, razen za reakcijsko plast IV, v kateri je lokalno povečana koncentracija Al. Pomemben rezultat meritev je ugotovitev, da je difuzivnost vseh elementov omejena, kar pa ne velja za Ni. Značilna koncentracija Ni je bila izmerjena na reakcijski površini v območju SiC, medtem ko Si in C nista bila prisotna na reakcijski površini v območju IC-50. Pri omenjeni reakciji je difuzija niklja tista, ki krmili celoten proces, kar pomeni, da reakcija med SiC in IC-50 nastane z difuzijo Ni v SiC. Podobna raziskava je bila narejena na difuzijskem členu med sintranim SiC in Ni3Al. Metalografsko poliran prerez reakcijske cone je prikazan na sliki 23. ao um Slika 21: Mikrostruktura reakcijske cone med SiC-vlaknom in IC-50 Ni3Al prikazuje prisotnost 4 reakcijskih plasti (I, II, III, IV). Reakcija je potekala pri temperaturi 950 °C, 1 h. Slika 22: Koncentracijski EPMA-profil elementov v reakcijskih plasteh, prikazanih na sliki 20. Vsi elementi, razen Ni, prikazujejo omejeno difuzivnost. Reakcija pri 950 °C, 1 h. т. *c 11H UDO KD HD "ar-1-----T-nr——r so um Slika 23: Mikrostruktura reakcijske cone med sintranim SiC in IC-50 Ni3Al. Reakcija je potekala pri temperaturi 1100 °C, 1 h. EPMA-analiza kemijske sestave posameznih reakcijskih plasti je prikazana na sliki 24 z linijskimi profili. Podatki prikazujejo podobno vedenje kot v primeru na sliki 22 oziroma nikelj je spet prevladujoč difuzijski element. Reakcijska cona, prikazana na sl. 24, je očitno večjega obsega zaradi višje temperature reakcije (1100 °C). Kinetiko reakcije med SiC in Ni3Al so raziskovali z zelo poenostavljenim modelom s predpostavko, da je rast reakcijskih plasti difuzijsko krmiljen proces, da vsaka reakcijska plast raste neodvisno od sosednih plasti in da debelina reakcijskih plasti sledi para-boličnemu zakonu. Za ta primer je bila izmerjena debelina reakcijskih plasti v odvisnosti od temperature. Graf Arrheniusovega tipa za reakcijo med SiC in Ni3Al prikazuje slika 25. Razlika v hitrosti rasti posameznih plasti II in IV, ki se prikazuje v različnih aktivacijskih energijah, pove, da različne plasti rastejo po različnih mehanizmih. Točni mehanizmi rasti reakcijskih plasti še niso bili določeni, zaradi nepoznanja difuzijskih procesov v zelo tankih plasteh in zaradi pomanjkljivosti podatkov o difuziji. Izračunane aktivacijske energije so podobne kot za reakcijo med SiC in Ni-superzlitino. Glede na ugotovitev, da je nikelj prevladujoč difuzijski element v celotni reakciji SiC-Ni3Al, je ustrezen način za omejevanje hitrosti It И IV I k II I it HOO'C, t h ! I' - »1 ! 1 - - ------« • s ■ 1 I 1 i ffi. / Sk—i Slika 24: Koncentracijski EPMA-profili elementov v reakcijskih plasteh med sintranim SiC in IC-50 Ni3Al (slika 22). Reakcija pri 1100 °C, 1 h. 1 ! * l/T /IO*1 IC1 Slika 25: Arrheniusov diagram odvisnosti debeline reakcijske plasti oziroma konstante hitrosti reakcije (k = x/t1/2) od temperature reakcije med SiC in Ni3Al. Izračunane aktivacijske energije za reakcijske plasti II in IV se dobro ujemajo z literaturnimi podatki za podobno reakcijo med SiC in Ni-superzlitino (7). reakcije med Ni3Al in SiC, uvajanje difuzijske pregrade za upočasnitev ali preprečevanje difuzije niklja. Iz literaturnih podatkov o difuzijskih koeficientih niklja v različnih materialih (slika 26) je razvidno, da so učinkovita difuzijska pregrada za nikelj oksidi, kot so MgO, CaO, SiO2. Na osnovi teh podatkov se pojavila ideja o predhodni oksidaciji IC-50 Ni3Al z nastankom tanke plasti Al2O3 na njegovi površini. T c*ei l/T/104 K ' Slika 26: Difuzijski koeficienti niklja v različnih materialih (7) Oksidacija Ni3Al je bila narejena pri temperaturi 1000 °C v zraku v ~asu 60 h. Na povr{ini Ni3Al je nastala 0,13 pm debela plast Al2O3. Raziskave difuzijskih ~lenov med SiC in oksidiranim IC-50 Ni3Al so pokazale, da tudi pri temperaturi 1100 °C ne nastane reakcijska cona oziroma da je reakcija zelo majhna ali pa je ni. Tanka plast Al2O3 na povr{ini Ni3Al je u~inkovita pregrada za difuzijo niklja, ki tako prepre~uje pretirano reakcijo med SiC in Ni3Al pri povi{anih temperaturah. 7 SKLEP Osnovna vloga in naloga mejnih povr{in v kompozitih je povezovanje razli~nih sestavin kompo-zita v celoto, ki ima dolo~ene zaželene lastnosti. Poznanje procesov na mejnih povr{inah med matico in oja~itveno fazo je pomembno za na~rtovanje, izdelavo in stabilnost kompozitnih materialov v njihovem "življenjskem" ciklusu. Razumevanje mehanizmov povezav med sestavinami in raziskave procesov, ki se dogajajo na mejnih povr{inah, so pomembni za izbiro ustreznih sestavin kompozitov, ki imajo ustrezno mehansko in kemijsko oziroma termodinami~no kompatibilnost. 8 LITERATURA 1F. L. Matthews, R. D. Rawlins, Composite Materials: Engineering and Science, Chapman & Hall; 1994 2L. J. Broutman, R. H. Krock (eds), Composite Materials, Volume 1: Interfaces in Metal Matrix Composites (ed. by A. G. Metcalfe); Academic Press, 1974 3T. W. Clyne, F. R. Jones, Composites: Interfaces, in "Encyclopedia of Materials: Science and Technology", §3.7 "Composites: MMC, CMC, PMC", A. Mortensen (ed.), Elsevier, 2001 4A. K. Dhingra, S. G. Fishman (eds.), Interfaces in Metal-Matrix Composites, Proc. of AIME Meeting, March 2-6, 1986, New Orleans, La., USA; A Publication of The Metallurgical Society, Inc. 5S. Vaucher, O. Beffort, Bonding and interface formation in Metal Matrix Composites (MMC), mmc-assess.tuwien.ac.at/public/ v9_interface.pdf 6N. Chandra, Evaluation of interfacial fracture toughness using cohesive zone model, Composites, Part A: applied science and manufacturing, 33 (2002), 1433-1447 7H. Ishida (ed.), Interfaces in Polymer, Ceramic and Metal Matrix Composites, Proc. of ICCI-II Conference, June 13-17, 1988, Cleveland, Ohio, USA; Elsevier 8B. Riccardi, C. A. Nannetti, J. Woltersdorf, E. Pippel, T. Petrisor, Journal of Materials Science, 37 (2002), 5029-5039 KONTINUIRNO LITJE NIKLJEVIH SUPERZLITIN V VAKUUMU Franc Zupanič Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo, Smetanova 17, 2000 Maribor POVZETEK S kontinuirnim litjem se ulije večina sedanje svetovne proizvodnje mnogih gnetnih kovin in zlitin. To so zlitine, ki jih po litju še preoblikujemo. Razlog izvira iz večje ekonomičnosti proizvodnje, doseganja večje čistosti zlitin, večje enakomernosti kemijske sestave in izboljšanja mehanskih lastnosti. Kontinuirno litje nikljevih superzlitin se je začelo uveljavljati šele v zadnjem desetletju, predvsem zato, ker vsebujejo številne zelo reaktivne elemente in jih je treba taliti in liti v vakuumu ali v varovalni atmosferi. V tem prispevku so opisane osnovne značilnosti postopkov, ki jih uporabljamo pri kontinuirnem litju teh za tehniko tako pomembnih zlitin. Continuous casting of nickel superalloys in vacuum ABSTRACT Nowadays, continuous casting is used as a predominant process for casting of the greater part of world production of many wrought metals and alloys. The wrought alloys obtaind their final shape by forming. The main benefits of continuous casting are increased productivity and quality of the products, as well as reduced production costs. Continuous casting of nickel-based superalloys, especially those used as castings, started approxi-matelly ten years ago. The main reason arises from the fact that nickel-based superalloys have rather high melting temperature and possess some very reactive elements, therefore they have to be melted and cast under vacuum or protective atmosphere. This article presents the basic characteristics of procedures used by continuous casting of Ni-based superalloys. 1 UVOD Po eni izmed definicij spada med kontinuirno litje vsak postopek, pri kateremje ulitek daljši kot kokila, v katero se uliva talina (1). Ce bi dosegli le tako dolge ulitke, kot so kokile, bi bila večina postopkov konti-nuirnega litja neuporabna in povsem nerentabilna, saj se temeljne prednosti kontinuirnega litja uveljavijo tedaj, ko je ulitek bistveno daljši. Za primer naj navedem, da nekatere vrste bakrovih zlitin lijejo neprekinjeno tudi po več tednov. Perspektivnost kontinuirnega litja preoblikovalnih zlitin, ki se lijejo v polizdelke različnih oblik in velikosti ter se nato plastično preoblikujejo, so spoznali že zdavnaj. Zato ni čudno, da je sedaj prevladujoč postopek litja preoblikovalnih zlitin prav kontinuirno litje. V strokovni literaturi (1) najdemo podatek, da je bil prvi postopek kontinuirnega litja patentiran že leta 1840 ter da v svetu vse od konca petdesetih let na leto prijavijo okoli 150 novih patentov s tega področja. Sheme nekaterih postopkov so prikazane na sliki 1. Tolikšno zanimanje za kontinuirno litje ni presenetljivo, saj to bistveno prispeva k povečanju produktivnosti, izboljšanju kvalitete ulitkov ter zmanjšanju stroškov proizvodnje. Vendar je treba posebej poudariti, da so prednosti, ki se dosežejo pri prehodu iz klasičnega litja na kontinuirnega, specifične za vsako vrsto zlitin. Za zmanjšanje stroškov proizvodnje navadno obstaja več vzrokov. Neredko se zgodi, da odpadejo številni delovni postopki, ki so bili potrebni pri klasičnem litju: zmanjša se količina človeškega dela, številne stopnje proizvodnje je mogoče avtomatizirati, zmanjša se delež povratnega materiala. Na izboljšanje preoblikovalnosti in kakovosti materiala bistveno vpliva zmanjšanje oziroma preprečitev nitaste poroznosti (to je poroznost v sredini ulitka), zmanjšanje makroizcejanja (to je razlika v kemijski sestavi med sredino in robom ulitka), nekovinski vključki so praviloma manjši in enakomerneje porazdeljeni, z določenimi ukrepi je mogoče doseči enakomerno velikost kristalnih zrn (elektromagnetno mešanje, kemijska udrobnitev kristalnih zrn). Poleg tega so mere ulitkov manjše kot pri klasičnem litju ingotov in bram, zato je za izdelavo končnega proizvoda potrebno manj stopenj plastičnega preoblikovanja, kar dodatno zmanjša stroške proizvodnje. Pri litju različnih kovin in zlitin se je kontinuirno litje začelo uveljavljati v različnih obdobjih ter se razvijalo in širilo z različno hitrostjo. Večino gnetnih aluminijevih zlitin so izdelali s kontinuirnim litjem že leta 1950, medtem ko so takrat kontinuirno ulili le manjši delež jekla. Toda že leta 1978 so kontinuirno ulili okoli petino svetovne proizvodnje jekla in ta delež nenehno narašča. Kontinuirno litje nerjavnih in drugih posebnih jekel ter kobaltovih in nikljevih zlitin, Slika 1: Postopki kontinuirnega litja neželeznih kovin ki se talijo in lijejo na zraku, se je začelo uvajati šele v osemdesetih letih (2,3). Po drugi strani so bile prve tone nikljevih superzlitin, ki se talijo ter ulivajo v vakuumu oziroma v varovalni atmosferi, prvič kontinuirno lite šele v prvi polovici leta 2000 (4). Ti podatki nakazujejo, da je za uvedbo kontinuirnega litja zahtevnejših zlitin, ki imajo ali visoko tališče, ali vsebujejo močno reaktivne elemente, ali pa se postavljajo zelo visoke zahteve po kakovosti njihovih ulitkov, šele v zadnjih dveh desetletjih, ko je bila dosežena potrebna zelo visoka stopnja tehnološkega razvoja tudi na drugih področjih. Do sedaj so vakuumsko kontinuirno lili le redke zlitine, med njimi so malolegirane bakrove zlitine, ki pa imajo precej nižje tališče kot nikljeve superzlitine, zato tehnologija ni neposredno prenosljiva. 2 NIKLJEVE SUPERZLITINE Vakuumsko taljene in lite nikljeve superzlitine se uporabljajo za močno mehansko in toplotno obremenjene komponente v letalski in avtomobilski industriji (6). Najbolj značilni primeri uporabe so lopatice (slika 2) in drugi deli letalskih reaktivnih motorjev ter plinskih turbin, kakor tudi deli turbopolnilnikov v avtomobilskih motorjih (slika 3) (5). Zaradi zanesljivosti, varnosti in ekonomičnosti njihovega obratovanja morajo superzlitine izpolnjevati številne stroge zahteve glede kemijske sestave, vsebnosti nekovinskih vključkov, kakor tudi kemijske in strukturne homogenosti. Čeprav je mogoče z različnimi postopki vroče in hladne predelave ter toplotne obdelave v širokih mejah spreminjati lastnosti nikljevih superzlitin, pa zahtevanih lastnosti ni mogoče doseči, če ulitek nima primerne kemijske sestave in mikrostrukture. To pa se lahko doseže s primerno tehnologijo proizvodnje superzlitin (6). Nikljeve superzlitine so večkomponentne in večinoma tudi večfazne. Njihova mikrostruktura je navadno sestavljena iz osnove y, v kateri so izločki y', navzoči pa so še karbidi, nitridi in boridi (slika 3). Trdna raztopina ima tako kot čisti nikelj pri vseh temperaturah ploskovno centrirano kristalno zgradbo PCK(5). Zlitinski elementi različno vplivajo na mikro-strukturo in lastnosti nikljevih zlitin. Nekateri elementi se v njih topijo v velikih količinah, zato prispevajo k raztopinskemu utrjanju, drugi pa tvorijo karbide in nitride, ki navadno nimajo posebnega utrje-valnega učinka. Določeni zlitinski elementi povzročijo nastanek krhkih intermetalnih faz, ki neugodno vplivajo na mehanske lastnosti (npr. Lavesove faze). Pri sodobnih izločevalno-utrjevalnih zlitinah je najpomembnejša navzočnost faze y' - Ni3(Al,Ti), ki ima urejeno kristalno zgradbo PCK. Ta faza je zelo stabilna in tvori z osnovo skoraj povsem koherentno (skladno) fazno mejo in je nosilec visoke trdnosti in odpornosti proti lezenju pri povišanih temperaturah; te zlitine imenujemo superzlitine, ker zadržijo pri povišanih temperaturah odlično odpornost proti lezenju ter koroziji. Karbidi in boridi so zelo pogosti v zlitinah, ki se uporabljajo za turbine v vročem delu turbopol-nilnika (slika 3). Najbolj uveljavljen postopek izdelave nikljevih superzlitin je vakuumsko indukcijsko taljenje, ki je v strokovni literaturi znano pod imenom VIM (iz angleščine: Vacuum Induction Melting) (7,8). Nikljeve Slika 2: Lopatica iz nikljeve superzlitine Slika 3: Turbina za vroči del turbopolnilnika (a) s karakterističnima mikrostrukturama (b, c) in osnovnimi celicami najpogostejših faz. Faza y ima ploskovno centrirano kubično zgradbo in je trdna raztopina na osnovi niklja. Faza y' Ni3(Al,Ti) ima urejeno zgradbo. Oglišča zasedajo atomi Al in Ti, medtem ko je na ploskvah Ni. V karbidu MC atomi niklja in drugi atomi s podobno velikostjo zasedajo enaka mesta kot v PCK-zgradbi, medtem ko so atomi ogljika na oktaedrskih intersticijskih mestih. Borid M3B2 ima tetragonalno zgradbo. Tabela 1: Lastnosti in kemijska sestava izbranih livnih nikljevih zlitin ime zlitine strjevalni interval / °C Časovna trdnost 100 ur pri 815 °C / MPa Časovna trdnost 1000 ur pri 815 °C / MPa Časovna trdnost 100 ur pri 870 °C / MPa Časovna trdnost 1000 ur pri 870 °C / MPa okvirna kemijska sestava (masni deleži v odstotkih) IN 713C 1260-1290 370 305 305 215 0,12 % C, 74 % Ni, 12,5 % Cr, 4,2 % Mo, 6 % Al, 0,8 % Ti, 1,75 % Ti, 0,1 % Zr, 0,9 % Nb, 0,012 % B IN 738 1230-1315 470 345 330 235 0,17 % C, 61,5 % Ni, 16 % Cr, 8,5 % Co, 1,75 % Mo, 3,4 % Al, 3,4 % Ti, 2,6 % W, 0,1 % Zr, 2 % Nb, 0,01 % B MAR-M 200 1315-1370 495 415 385 295 0,15 % C, 59 % Ni, 9 % Cr, 10 % Co, 1 % Fe, 5 % Al, 2 % Ti, 12,5 % W, 0,1 % Zr, 1 % Nb, 0,015 % B Udimet 500 1300-1395 330 240 230 165 0,1 % C, 53 % Ni, 18 % Cr, 17 % Co, 4 % Mo, 2 % Fe, 3 % Al, 3 % Ti novih kokil. Zaradi reakcij med talino in kokilo ter močnih toplotnih obremenitev kokile le redko zdržijo več kot petkratno litje (9). Mere kokil in razmere pri ohlajanju bistveno prispevajo k nastanku napak in nehomogenosti med strjevanjem. Ker je dolžina palic precej večja od njihovega premera, je napajanje s talino oteženo. Zato v sredini palice pogosto nastane nitasta poroznost, ki ima lahko premer tudi 10 mm ali več, v dolžino pa meri nekaj 100 mm. Takšna poroznost naj ne bi vplivala na lastnosti končnih ulitkov, ker v livarnah končnih izdelkov palice pretalijo. Toda odjemalci kljub temu pogosto zavračajo palice s takšno poroznostjo, ker se lahko pri njihovem rezanju delci rezalnega orodja zadržijo v makroporah. Po izkušnjah se lahko zlitina onečisti z nekovinskimi vključki, spremeni pa se lahko tudi njena kemijska sestava. Zato se palice z nitasto poroznostjo navadno vrnejo v vakuumsko indukcijsko peč kot povratni material. Poleg tega nastane zaradi velikih dimenzij ulitkov in sorazmerno počasnega ohlajanja močno makroizce-janje zlitinskih elementov, kristalna zrna so različnih oblik in velikosti, nastanejo pa tudi grobi delci karbidov ali drugih vmesnih spojin. Naštetih težav s sedanjo tehnologijo konvencional-nega litja ni mogoče odpraviti, vendar neenakomerna zrnatost, kemijska nehomogenost in nitasta poroznost v mnogih primerih niso pomembni. Ulite palice se namreč v livarnah nikljevih superzlitin, kjer ulivajo komponente avtomobilskih in letalskih motorjev, pretalijo in ulijejo po postopkih precizijskega litja (12). Pri tem se talina ulije v keramične maske, izdelane s staljivimi ali izparljivimi modeli (v angleščini: Lost-wax precision casting process). Pri najzahtevnejših materialih, ki se uporabljajo v letalski in vesoljski tehnologiji, se zaradi dodatnega povečanja homogenosti zlitin in zmanjšanja deleža nekovinskih vključkov ulitki dodatno rafinirajo po različnih postopkih pretaljevanja (7). Najbolj uveljavljeni so pretaljevanje z elektronskim curkom - EBR (iz angleščine: Electron Beam Remelting), vakuumsko superzlitine se v vakuumu ali pod varovalno atmosfero ulivajo v palice s krožnim prečnim prerezom. Pri litju se vakuumska indukcijska peč nagne, tako da talina teče iz peči po livnem kanalu do vmesne ponovce. Vanjo je vgrajen keramični filter, ki odstrani nekovinske vključke nad določeno velikostjo, to je navadno delce nad 30 pm premera. Z uporabo keramičnih filtrov se bistveno zmanjša celotni delež nekovinskih vključkov, ki izvirajo iz vložka, obzidave peči, livnega sistema ali pa so nastali med taljenjem in rafinacijo z reakcijo med preostalim kisikom in dušikom v vakuumu ter reaktivnimi zlitinskimi elementi. Iz filtra talina steče v keramični razdelilnik (slika 4), iz tega pa v posamezne kokile. Te so pravzaprav cevi, ki so izdelane iz maloogljičnega jekla (slika 4a). Njihov premer je med 40 mm in 250 mm, višina pa od 1000 mm do 1500 mm. Ob stiku s steno kokile se prične talina ohlajevati in strjevati, pogosto pa se pojavi še neželena reakcija med talino in steno kokile, pri kateri lahko nastane trden zvar med palico in kokilo. To se zgodi posebej pogosto pri uporabi Slika 4: Klasični postopek litja Ni-superzlitin. a) Povezane jeklene kokile. b) Skupek povezanih jeklenih kokil pred litjem. c) Povratni material iz keramičnega razdelilnega sistema. d) Uliti drogovi po razrezu in brušenju. obločno pretaljevanje - VAR (iz angleščine: Vacuum Arc Remelting) ali z elektropretaljevanjem pod žlindro - EPŽ (v angleščini ESR: Electro-Slag Remelting). Vsi postopki pretaljevanja bistveno podražijo izdelavo nikljevih superzlitin, zato ni čudno, da so proizvajalci zelo zainteresirani za razvoj in aplikacijo kontinuirnega litja. 3 KONTINUIRNO LITJE NIKLJEVIH SUPERZLITIN Projekt kontinuirnega litja Ni-superzlitin se je začel v drugi polovici devetdesetih let prejšnjega stoletja v angleškem podjetju Ross & Catherall iz Sheffielda (10). Pomemben del razvojnega dela je bil narejen za Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru, pri katerem je sodeloval tudi avtor tega prispevka. Tudi pred kontinuirnim litjem se nikljevih super-zlitine pretalijo z vakuumskim indukcijskim taljenjem. Kontinuirno se lahko lijejo v obliki palic, ki imajo ] - vtcßcige 2 ■ miromuje 1 ■ puvninr sdnsk bis Slika 5: Vertikalno kontinuirno litje palic majhnih prerezov. a) Shematski prikaz kontinuirnega litja. b) Livni cikel je sestavljen iz treh delov: vlečenja, mirovanja in povratnega sunka. c) Spreminjanje temperature v kokili med litjem. manjše premere, ali drogov, ki imajo lahko premere tudi 100 mm in več. Pri samem razvoju kontinuirnega litja je pomenila priključitev naprave za kontinuirno litje na vakuumsko indukcijsko peč ali na vmesno livno peč precejšen problem. Kontinuirno litje palic. Palice imajo manjši premer, od 4 mm do 15 mm, in se večinoma ulivajo v napravi za vakuumsko taljenje in vertikalno kontinuirno litje (slika 5a). Takšna naprava je primerna predvsem za majhne šarže (1,5-2,5 dm3, to je med 12 kg in 20 kg nikljevih superzlitin) in tudi za eksperimentalno kontinuirno litje. V tej napravi je tlak okoli 10-1 mbar. Na osnovi rezultatov termične analize (DTA ali DSC, slika 6) se določi začetna temperatura litja, ki je po izkušnjah za 100-150 °C višja od temperature likvidusa. Povprečne livne hitrosti so od 600 mm/min do 1000 mm/min, medtem ko je dolžina livnega koraka 5-15 mm. Poudariti je treba, da vlečenje palice iz kokile ne poteka enakomerno, temveč v zaporedju poteg - mirovanje - povratni sunek (slika 5b). S takšnim načinom vlečenja se bistveno zmanjša možnost reakcije med talino in kokilo, kar bistveno podaljša njeno dobo trajnosti. Namen povratnega sunka je pogosto izboljšanje kakovosti površine (pri bakrovih zlitinah) in kompenzacija toplotnega skrčka, vendar smo pri litju Ni-superzlitin dosegli boljše rezultate, ko smo opustili povratni sunek. Navadno se zahteva, da v sredini palice ni lunkerja, da ni vročega pokanja in razpok v hladnem, včasih sta pomembna parametra tudi primerna usmerjenost kristalnih zrn in ustrezna kakovost površine. To je še posebej pomembno, če se izdelane palice vroče ali hladno vlečejo. Pogosto so si zahteve glede značilnosti palic v medsebojnem nasprotju, kajti zgodi se lahko, 200 -WO ÄOfl MW |0Г5О 1390 H» 1 WC li-mptriluri C Slika 6: Ohlajevalni DSC-krivulji nikljevih zlitin Ni-span in GMR 235. Zlitina Ni-span se v glavnem strjuje kot enofazna zlitina, pri kateri se pri nižji temperaturi izločajo izločki y'. Zlitina je večfazna, pri kateri pri strjevanju nastane več mikrostrukturnih sestavov. Temperatura litja je 100-150 °C nad temperaturo likvidusa; to je med 1480 °C in 1530 °C za zlitino Ni-span in 1430-1480 °C za zlitino GMR 235. Slika 7: Vertikalno kontinuirno litje palic majhnih prerezov. a) Staljena kovina v kerami~nem talilnem loncu s potopnim termoelementom. b) Ulita palica ob izhodu iz sekundarnega hladilnika, ki je na dnu vakuumske komore. da se pri spremembi parametrov izognemo lunkerju v sredini palice, vendar se kakovost (gladkost) povr{ine zmanj{a. Slika 8 prikazuje, kako lahko z ustreznimi livnimi parametri dosežemo zelo gladko palico in enakomeren premer. Spreminjamo lahko veliko livnih parametrov, zato je za dosego ustrezne kakovosti palice treba dobro poznati proces nastanka skorje med vlečenjem (slika 9). Izmenični način vleka se izraža tudi v periodični makrostrukturi palice (slika 10). Strjevalna fronta ima navadno dendritno morfologijo, pri čemer prevla- Slika 9: Shematičen prikaz nastanka skorje pri kontinuirnem litju palice. a) izmenični način vlečenja, b) skorja v celoti prekrije kokilo in raste tudi v ustnik, c) pri vlečenju nastane med ustnikom in kokilo špranja, d) ob ustniku raste statična skorja, na strjeni skorji, ki je nastala pri prejšnjem ciklu, pa dinamična skorja, e, f) statična in dinamična skorja se združita (tam se pojavi znamenje združitve). dujejo usmerjena kristalna zrna. V meddendritnem prostoru je pogosto binarni evtektik (MC + y)(9,11), pri zlitinah, ki vsebujejo boride, pa tudi evtektik (M3B2 + y) (1214). pri ohlajanju se iz trdne raztopine y izločajo izločki y'. Ker imajo palice majhne premere, je hitrost ohlajanja sorazmerno velika (10-100 °C/s), zato nastane zelo drobna mikrostruktura z ugodno kombinacijo mehanskih lastnosti. To pri začetnih poskusih kon-tinuirnega litja ni bilo pomembno, ker je bilo treba samo ugotoviti, ali se dajo zlitine na ta način liti ali ne. Pri poskusih kontinuirnega litja zlitin, ki so namenjene urarski industriji, je doseganje drobne in enakomerne mikrostrukture brez lunkerjev skrajno pomembno za končne lastnosti. Kljub temu, da se zlitine za urarsko industrijo še preoblikujejo z vlečenjem, ima začetna lita mikrostruktura odločilen vpliv na končne lastnosti zlitin. Slika 8: Površini palic po kontinuirnem litju: a) zmanjšanje premera palice pri ustnikovem znamenju je očitno, b) premer je po celotni dolžini palice enak Slika 10: Hierarhija mikrostruktur v kontinuirno uliti palici s premerom 10 mm (zlitina IN 713C) 4 LITJE DROGOV Drogovi so ulitki, ki imajo večji premer kot palice. Natančna meja ni definirana, navadno rečemo drog tistemu ulitku, ki ima večji premer od 25 mm (1 palec). Pred dobrim desetletjem v svetu {e ni bilo tehnolo{kega postopka, s katerim bi kontinuirno lili drogove v vakuumu, ker nobeden ni izpolnjeval osnovnih zahtev, ki sta značilni za vakuumsko taljene nikljeve superzlitine: • vsi postopki pri taljenju, prenosu taline, litju in strjevanju morajo potekati v vakuumu ali v varovalni atmosferi; • materiali, ki se pri tem uporabljajo, morajo dolgotrajno vzdržati temperature vsaj do 1600 °C in ne smejo reagirati s talino. Kot najprimernej{a se je izkazala tehnologija horizontalnega kontinuirnega litja (slika 1g), ki se je uveljavila pri kontinuirnem litju posebnih jekel ter kobaltovih in nikljevih zlitin, ki se talijo in ulivajo na zraku (2,3). Osrčje te proge za kontinuirno litje je kri-stalizator, ki so ga razvili pri General Motors Cor. in posodobili pri nem{kem podjetju Demag Technica (slika 11). Progo sestavljajo {e značilni sistemi na progah za kontinuirno litje, kot so naprave za vlečenje in razrez palic, hladilni bazen ter naprava za peskanje. Vsi ti sistemi so lahko ročno ali računalni{ko krmiljeni. Bistvenega pomena za varno in zanesljivo obratovanje te proge je pritrditev kristalizatorja na livno peč (slika 12). Pri litju na zraku s tem ni večjih težav, saj je operaterju omogočen dostop do vseh ključnih delov, kakovost pritrditve pa lahko tudi preveri. To pa ni mogoče, ko je livna peč v vakuumu, torej v vakuumski komori. Toda tudi v tem primeru je nujno zagotoviti neprepusten spoj za talino med obzi-davo peči in kristalizatorjem, kakor tudi vakuumsko tesen spoj med kristalizatorjem in vakuumsko komoro livne peči. Na progi za kontinuirno litje se lahko kristalizator premika le vzdolžno v horizontalni smeri. Premiki v vertikalni smeri, prečni horizontalni smeri in nagibanje niso dovoljeni, ker mora ostati poravnan z drugimi pomožnimi napravami na progi. Ker manevriranje s kristalizatorjem ni dovoljeno, se je postavila zahteva, da morata biti obzidava livne peči, kakor tudi celotna vakuumska komora, v kateri se nahaja livna peč, izdelani tako, da bosta omogočili zanesljivo in varno pritrditev kristalizatorja. Z upo{tevanjem na{tetih dejstev in meril za varno delo so bile postavljene naslednje zahteve, ki jih mora izpolnjevati obzidava vzdrževalne peči: • obzidava mora zdržati dolgotrajne obremenitve pri temperaturah okoli 1600 °C; • enostavna gradnja obzidave in vzdrževanje peči; • natančne dimenzije in položaj livne odprtine; • zanesljiva in enostavna pritrditev kristalizatorja na livno peč; • odprtina za zasilni izpust taline na dnu peči; • da se ne kru{i in zato ni nevarnosti, da bi odkru{ki zama{ili livno odprtino. Livna peč, kakor tudi VIM-peči, se lahko obzidajo na dva načina: (1) z modulno obzidavo (15) ali (2) s phanjem. Izbrana je bila modulna obzidava, katere značilnosti so opisane v nadaljevanju. Pri modulni gradnji peči se za obzidavo uporabljajo že izdelani keramični moduli, ki se v peči samo sestavijo. Modulna gradnja peči se je pojavila {ele v zadnjem času, ko se je razvila tehnologija oblikovanja modulov z brizganjem prahov (v angle{čini: Powder Injection Moulding), ki omogoča izdelavo modulov različnih oblik z majhno toleranco mer, kar je prvi pogoj za dobro skladanje modulov. V nasprotnem primeru bi lahko skozi {pranje med moduli pronicala talina, to pa bi zahtevalo takoj{njo prekinitev litja in verjetno tudi zamenjavo obzidave. Tehnologija oblikovanja z brizganjem prahov omogoča natančno izdelavo livne odprtine ter tiste za zasilni izpust taline, kakor tudi zanesljivo pritrditev kristalizatorja na obzidavo. Med slabosti modulne obzidave lahko pri{tejemo visoko ceno modulov, ki je dva- do trikrat vi{ja od cene phalne mase, ter nujnost počasnega predgrevanja obzidave na delovno temperaturo. Prehitro segrevanje povzroči velike notrane napetosti v keramičnih modulih, le-te pa lahko povzročijo pokanje modulov in skraj{ajo dobo trajanja obzidave. Mnenje je, da mora obzidava za rentabilno obratovanje livne peči zdržati od dvajset do trideset {arž. Pri taljenju in litju superzlitin so keramični moduli izdelani iz materiala, ki vsebuje več kot 95 % Al2O3 in okoli 4 % SiO2. Ta zdrži dolgotrajne obremenitve pri temperaturah okoli 1600 °C; to pa je tudi ena od osnovnih zahtev za obzidavo livne peči. tcimoeJemefll Slika 11: Skica kokile, ki so jo razvili pri General Motors. Tako v osnovni kot tudi v modificiranih oblikah se uporablja pri horizontalnem kontinuirnem litju {tevilnih zlitin. Livna peč je sestavljena iz obzidave peči, srednje-frekvenčnega indukcijska navitja za segrevanje taline ter grafitnega susceptorja, sistema za dovod taline, vakuumskega sistema, sistema za zasilni izpust taline, hladilnega sistema, sistema za merjenje temperature in sistema za predgrevanje obzidave. Za predgrevanje obzidave se uporablja grafitni susceptor, ki jo postopoma segreva. Hitrost segrevanja ne sme biti prevelika, da se ne bi pojavilo pokanje obzidave. Sistemi pred progo za kontinuirno litje morajo zagotoviti, da talina popolnoma zapolni livno odprtino ter da ima ob vstopu v kristalizator pravilno livno temperaturo. S stališča kontinuirnega litja pa je bistvenega pomena, kaj se dogaja v kristalizatorju, kako lahko dogajanje v njem spremljamo in kakšne možnosti imamo pri spreminjanju livnih parametrov, da zagotovimo zanesljivo in nepretrgano kontinuirno litje ter optimalno kakovost ulitih drogov. Največ napak in tudi prekinitev kontinuirnega litja se pojavi ob pričetku. Razloga sta vsaj dva. Kot prvo, na začetku se pokažejo vse pomanjkljivosti, ki so nastale zaradi nepravilne pritrditve hladilnika na kokilo. Kot drugo pa so razmere v tej stopnji kontinuirnega litja nestacionarne, zato je avtomatsko vodenje procesa težavnejše. Zato je uspešnost ali neuspešnost začetka litja v veliki meri odvisna od usposobljenosti in izkušenosti operaterjev. Tudi pri industrijski napravi se uporablja izmenični način vlečenja. Nastavitve parametrov so sicer enostavnejše kot pri laboratorijski napravi, vendar je izbira možnosti kvalitativno enaka. Sodobni sistemi omogočajo shranjevanje podatkov v elektronski obliki ter precejšnjo fleksibilnost pri nastavljanju livnih parametrov in tudi njihovo spreminjanje med kontinuirnim litjem; npr. na začetku kontinuirnega litja je praviloma srednja hitrost litja manjša. Livni parametri, ki so najboljši za dano zlitino, so praviloma rezultat optimizacije med produktivnostjo litja, želeno kvaliteto ulitkov ter zanesljivostjo in varnostjo kontinuir- nega litja. Ob uvajanju litja novih zlitin je praviloma potrebno kar nekaj časa, da se določijo optimalni livni parametri. Za smiselno nastavljanje livnih parametrov je nujno - vsaj kvalitativno - vedeti, kateri procesi potekajo v kristalizatorju in kako vplivajo na njih posamezni parametri kontinuirnega litja. Slika 13 prikazuje, da se po potegu talina strjuje ob notranji površini BN-obroča, ob že strjeni skorji ulitka ter ob steni kokile. Razvidno je tudi, da se zgornji rob strjene skorje delno stali. Stik med že strjeno palico in na novo kristaliziranim delom je opazen tudi na površini palice. Imenuje se primarna površinska oznaka (v angleščini: primary witness mark). Empirično je ugotovljeno, da je globina te oznake obratno sorazmerna temperaturi pregretja taline nad likvidusno temperaturo zlitine ter srednji hitrosti litja (3). Za uspešnost kontinuirnega litja je pomembno, da se statična in dinamična skorja dobro sprimeta; na tistem mestu zvara se pojavi znamenje združitve (v angleščini: secondary witness mark; slika 13). Povratni sunek se pri litju nikljevih superzlitin ne uporablja. Trdnost znamenja združitve pomembno vpliva na možnost prekinitve kontinuirnega litja. Trdnost je odvisna tudi od lastnosti zlitine, kot so občutljivost na vroče in hladno pokanje, odpornost proti lezenju pri temperaturah blizu tališča... Če se strjena skorja pretrga, je bistveno, da se to čim prej ugotovi. V ta namen je v kokilo vgrajen termoelement. Ob pretrgu strjena skorja, ki je nastala ob BN-obroču, ostane na mestu in se debeli. S tem se toplotni upor poveča in temperatura stene kokile se hitro niža. Termoelement, vgrajen v steno kokile, to zazna. V sodobnih napravah se trenutno spremenijo livni parametri - aktivira se t. i. Slika 12: Industrijska naprava za kontinuirno litje (1 - livna peč, 2 - hladilnik s kokilo, 3 - uliti drog, 4 - vlečna naprava) Slika 13: a) Kokila, ki so jo razvili pri General Motors. Danes se uporablja pri kontinuirnem litju ogljikovih, nerjavnih, nekaterih orodnih jekel in nikljevih superzlitin. b) Način vleka: poteg-postanek-povratni sunek, c) Procesi v kokili, ki vodijo do nastanka ustnikovega znamenja in znamenja združitve Slika 14: Hierarhija mikrostruktur pri kontinuirnem litju droga s premerom 40 mm obnovitveni livni cikel, v katerem se povpre~na hitrost litja bistveno zmanjša. To naj bi omogo~ilo ponovno zavaritev palice na pretrganih mestih. Dosedanje izku{nje kažejo, da se to zgodi v ve~ini primerov (nad 75 %). V nasprotnem primeru imajo operaterji {e nekaj možnosti, da z ro~nim vodenjem naprave uspejo zavariti oba dela; druga~e pa se kontinuirno litje dokon~no prekine. Za uspe{no in zanesljivo kontinuirno litje je pomembna optimizacija livnih parametrov za vsako vrsto zlitine. Od teh sta gotovo najpomembnej{a livna temperatura in srednja hitrost litja. S stali{~a produktivnosti bi bilo seveda najbolj{e, ~e bi bila srednja hitrost litja ~im višja. Hitrej{e litje pomeni, da se palica zadržuje krajši ~as v hladilniku, zato se lahko odvede iz nje manjša koli~ina toplote. Iz tega izhaja, da je debelina skorje ob izhodu iz kristalizatorja manjša, površinska temperatura oziroma temperatura trdne skorje pa višja. Na strjeno skorjo delujejo poleg napetosti, ki se pojavijo zaradi toplotnega kr~enja palice, še mehanske napetosti zaradi vle~enja palice. Pri višji temperaturi in manjši debelini skorje je nosilnost strjenega dela zmanjšana. To pa lahko povzro~i prekomerno plasti~no deformacijo skorje ali v najslabšem primeru pretrganje skorje in izlitje taline, ki zahteva takojšnjo prekinitev litja in zasilni izpust taline. V vsakem primeru pa mora biti hitrost litja dovolj majhna, da se drog strdi po celotnem prerezu pred napravo za rezanje. Zaradi večjega premera drogov je hitrost ohlajanja manjša in posledično je mikrostruktura bolj groba kot v palicah (slika 14). Značilna mikrostruktura je sestavljena iz drobnih enakoosnih zrn na površini, radialno rastočih stebrastih kristalnih zrn in enakoosnih zrn v sredini. Včasih se pojavijo tudi poroznost v sredini ter razpoke. Kristalna zrna rastejo v obliki dendritov, v meddendritnem prostoru pa sta dvofazna zloga (MC + y) in (M3B2 + y)(16). Sedaj se kontinuirno lije več zlitin, ki so dostopne tudi na trgu (IN 713C, Hastelloy X, GMR 235 ...)(17). 5 SKLEP Na zraku taljene nikljeve in kobaltove zlitine so začeli kontinuirno ulivati v osemdesetih letih dvajsetega stoletja. Razvoj vakuumsko taljenih nikljevih superzlitin se je začel pred desetimi leti. Nekatere zlitine se sedaj uspešno proizvajajo in se prodajajo predvsem v avtomobilsko industrijo. Razvoj drugih zlitin poteka uspešno, saj so številni proizvajalci spoznali prednosti kontinuirno ulitih palic. Pričakujemo lahko, da se bo v naslednjih letih delež tovrstnih zlitin, izdelanih s kontinuirnim litjem, hitro povečeval. 6 LITERATURA 1E. Herrmann, D. Hoffmann (urednika): Handbook on Continuous Casting, Aluminium Verlag Düsseldorf, 1980, V 2H. A. Krall, B. Schmitz, E. Fischer: World Steel & Metalworking, 5 (1983) 122-128 3J. Zalner, S. E. Taylor: Iron and Steel Engineer, February, 1985, 37-44 4F. Zupanič, T. Bončina, A. Križman: Structure of the Ni-base superalloy IN 713C after continuous casting, Superalloys 2000, Proceedings of the Ninth international symposium on superalloys, (ed. T. M. Pollock, R. D. Kissinger, R. R. Bowman, K. A. Green, M. McLean, S. L. Olson, J. J. Schirra), TMS Warrendale, 2000, 239-246 5M. Durand-Charre: The Microstructure of Superalloys, Gordon and Breach Science Publishers, 1997, 53 6J. Davies, (urednik): Heat Resistant Materials, ASM International, Materials Park, Ohio, Metallurgy, Processing and Properties of Superalloys, 221-254 7J. W. Pridgeon, F. N. Darmara, J. S. Huntington, W. H. Sutton: Metallurgical Treatises, 1981, 261-276 8F. Zupanič, Vakuumist, 27 (2007) 4, 4-8 9F. Zupanič, T. Bončina, A. Križman, F. D. Tichelaar, Mater. sci. technol., 18 (2002). 811-819 10Horizontal casting of superalloy bar. (Materials alert). Advanced Materials & Processes 11F. Zupanič, T. Bončina, A. Križman, F. D. Tichelaar, J. alloys compd. 329 (2001), 290-297 12F. Zupanič, T. Bončina, A. Križman, B. Markoli, S. Spaic. Scr. mater., 46 (2002), 667-672 13T. Bončina, F. Zupanič, A. Križman, B. Markoli, S. Spaic. Prakt. Metallogr., 41(2004) 8, 373-385 14F. Zupanič, T. Bončina, G. Lojen, B. Markoli, S. Spaic. J. mater. process. technol. 186 (2007) 1/3, 200-206 15Blasch Precision Ceramics, Modular induction lining system, http://www.blaschceramics.com/ 16F. Zupanič, T. Bončina, A. Križman. Mater. tehnol., 38(2004) 3/4, 155-159 17http://www.doncasters.com/groupcompanies/?s=5&p=4&sp=21&id=30 PULZNO MAGNETRONSKO NAPRŠEVANJE PRI VELIKI VRŠNI MOČI Peter Panjan, Miha Čekada, Matjaž Panjan, Srečko Paskvale, Darja Kek Merl Institut "Jožef Stefan", Jamova 39, 1000 Ljubljana POVZETEK Pulzno magnetronsko napr{evanje pri veliki vr{ni mo~i (HPPMS) je nov na~in priprave prevlek, ki se v industrijski proizvodnji {e ni uveljavil. Omogo~a pripravo nove generacije trdih prevlek z bolj{imi lastnostmi od klasi~nih. Bistvo postopka HPPMS je pove~anje ionizacije razpr{enih atomov tar~e. Pove~anje gostote plazme dosežemo tako, da za kratek ~as (do približno 150 |s) zelo pove~amo mo~ na tar~i (tudi do 1 MW). Sledi dalj{i interval brez plazme (nekaj deset milisekund), ko se tar~e in podlage hladijo. Pri napr{evanju HPPMS je gostota mo~i na tar~i praviloma 100-krat ve~ja v primerjavi s klasi~nim postopkom. Čeprav je vr{na mo~ na tar~i zelo velika, pa je povpre~na mo~ na tar~i primerljiva s tisto pri klasi~nem magnetronskem napr{evanju. Visoka stopnja ionizacije prina{a vrsto prednosti, ki jih lahko s pridom izkoristimo pri pripravi tankih plasti. S kontrolo ionskega obstreljevanja lahko prikrojimo lastnosti prevleke (mikrostruk-turo, notranje napetosti, morfologijo, kristalno strukturo). High power pulsed magnetron sputtering ABSTRACT High power pulsed magnetron sputtering (HPPMS) is a relatively new deposition technique and has not been yet established in industrial practice. HPPMS allows the preparation of a new generation of PVD hard coatings with better properties in comparison to the conventional coatings. The basic feature of this technique is to increase the plasma density in front of the sputtering source. The increase in plasma density is simply achieved by applying a very high electrical power for a short period of time (up to 150 |s). The cooling period is followed for several ten milliseconds. Typically the HPPMS power density is about 100 times of that in classical magnetron sputtering. Although the peak power is very high (up to 1 MW) the average power is in the range of classical magnetron sputtering. High ionization rate has a lot of benefits, which can be used for coating preparation. New coating properties can be tailored by control of ion bombardment of the growing film. 1 UVOD Razvoj novih inovativnih postopkov obdelave sodobnih materialov (npr. visokohitrostna in suha obdelava, obdelava v trdo) zahteva nenehen razvoj orodnih materialov in postopkov njihove za{~ite. Novej{i razvoj na podro~ju za{~ite orodij je usmerjen v pripravo zelo kompaktnih, gladkih, nanoplastnih in nanokompozitnih trdih PVD-prevlek. Kvaliteta in u~inkovitost trdih PVD-prevlek ni odvisna samo od njihove strukture in sestave, ampak v veliki meri od postopka njihove priprave. Od postopkov nanašanja trdih PVD-prevlek so se v industrijski proizvodnji v zadnjih desetletjih uveljavili naslednji: • naparevanje z nizkoenergijskimi elektroni; • naparevanje s katodnim lokom in • naprševanje z magnetronskimi izviri. Med njimi je magnetronsko naprševanje najbolj univerzalen postopek nanašanja trdih prevlek, ker omogo~a pripravo širokega spektra prevlek na podlage s komplicirano geometrijo. To je tudi edini postopek, ki omogo~a nanos prevlek na osnovi ogljika. Pri klasičnem postopku naprševanja se kovinska tarča razpršuje pretežno v obliki nevtralnih atomov, na katere ne moremo vplivati z negativno električno ("bias") napetostjo na podlagah. Delovanje magnetronskega izvira pri konstantni napetosti na tarčah temelji na električni razelektritvi v električnem in magnetnem polju, ki sta med seboj pravokotni. Značilna gostota moči je okrog 50 W/cm2, gostota toka ionov na podlage pa je manj kot 10 mA/cm2. Delci, ki razpršujejo tarčo, so ioni delovnega plina (argona, kriptona). Struktura in lastnosti napršene plasti so v veliki meri odvisni od energije, ki se z ioni prenese v rastočo plast. Ta energija je produkt energije posameznega iona in gostote ionskega toka. V splošnem je gostota plazme 1015-1017 /m3, medtem ko je delež ionov med razpršenimi delci le nekaj odstotkov. Slaba stran tega postopka je torej majhna stopnja ionizacije razpršenih (uparjenih) atomov tarče, kar se izraža v stebričasti mikrostrukturi prevleke, ki negativno vpliva na tribološke lastnosti prevlek. Bistvo sodobnih postopkov naprševanja je v povečani stopnji ionizacije razpršenih delcev. Prva izboljšava v tej smeri je bila dosežena z razporeditvijo magnetronskih izvirov v konfiguracijo, kjer se magnetne silnice sosednjih magnetronov zaprejo in oblikujejo t. i. magnetno "steklenico" (slika 1). Takšno magnetno polje bistveno podaljša pot elektronov. Stopnja ionizacije razpršenih atomov (kovinske) tarče ter atomov reaktivnega in inertnega plina je zato pre- slika 1: Tri konfiguracije magnetronov s po dvema magnetron-skima izviroma: (a) konfiguracija z zaprtimi silicami; izvira sta en poleg drugega, (b) konfiguracija z zaprtimi silnicami; izvira sta nasproti, (c) konfiguracija z zrcalnimi silnicami cej večja, vendar pa še vedno manjša kot pri napare-vanju s katodnim lokom. Stopnjo ionizacije lahko povečamo tudi, če uporabimo dodatne anode. Le-te potegnejo sekundarne elektrone iz magnetronskega izvira in jih pospešijo v prostoru pred podlagami. Ionizacijo delovnega plina (argona, kriptona) pa lahko povečamo tako, da ju uvajamo skozi t. i. votlo anodo. Eden novejših postopkov priprave zelo kvalitetnih trdih zaščitnih prevlek je pulzno magnetronsko naprševanje pri veliki vršni moči (HPPMS - highpower pulsed magnetron sputtering). Prva objava o HPPMS-nanašanju trdih prevlek je iz leta 1999 (1,2). Ruska raziskovalca Kouznetsov in Fetisov sta pokazala, da je v fazi, ko je med naprševanjem na tarči velika moč, ionizacija uparjenih atomov iz tarče in atomov plina iz vakuumske posode izjemno velika. Povečanje gostote plazme dosežemo tako, da za kratek čas zelo povečamo moč na tarči. Le-ta je lahko do 1 MW, vendar samo za zelo kratek čas (do približno 150 ps). Sledi daljši interval brez plazme (nekaj deset milisekund), ko se tarče in podlage hladijo (slika 2). 2 FIZIKALNE OSNOVE HPPMS-POSTOPKA NAPRŠEVANJA Pri magnetronskem HPPMS-naprševanju je gostota moči na tarči praviloma 100-krat večja (1000-3000 W/cm2) v primerjavi s klasičnim postopkom (10-30 W/cm2). Čeprav je vršna moč na tarči zelo velika (do 1 MW), pa je povprečna moč na tarči primerljiva s tisto pri klasičnem magnetronskem naprševanju. Najvišja dovoljena termična obremenitev tarče je omejena s povprečno električno močjo in ne z Moč ■ 10 ms 100ms čas Slika 2: Časovna odvisnost električne moči na tarči pri HPPMS-naprševanju (zgoraj) in obliki napetostnega in tokovnega pulza (spodaj) najvišjo močjo, zato je le-ta lahko za kratek čas tudi ekstremno visoka. Temperatura je odvisna tudi od toplotne prevodnosti materiala tarče in učinkovitosti ohlajanja. Vendar pa je pomembna tudi povprečna moč na tarči in ne le trenutna oz. vršna moč. Frekvenco ponavljanja pulza (50-500 Hz) izberemo tako, da je povprečna moč v mejah dovoljenega. Najvišja električna napetost na tarči je do nekaj tisoč voltov, ustrezni razelektritveni tok pa reda velikosti 1 A/cm2. Pri najvišji moči na tarči (nekaj 1000 W/cm2) je gostota elektronov okrog 1019 m-3. Gostota elektronov je torej za tri velikostne rede večja od tiste, ki jo dosežemo v klasičnem magnetronskem izviru. Velika gostota elektronov poveča verjetnost za ionizacijo razpršenih atomov tarče. Stopnja ionizacije je odvisna od materiala tarče in je od 4,5 % za ogljik do 90 % za titan. Stopnja ionizacije je odvisna od ionizacijskega potenciala materiala in od tega, kolikšen je presek za ionizacijo z elektronom. Poleg enkrat ioniziranih kovinskih atomov se v plazmi nahajajo tudi večkrat nabiti ioni. Značilna gostota toka ionov na podlage je 20 mA/cm2 in velika večina teh ionov so kovinski ioni iz tarče. Tarčo razpršujejo ioni inertnega plina (argona, kriptona) in tisti kovinski ioni, ki jih negativna napetost potegne nazaj na tarčo. Tabela 1: Primerjava parametrov klasičnega in HPPMS naprše-vanja klasično HPPMS magnetronsko naprševanje vršna napetost 300-600 V 0,8 - 2 kV vršni tok ~ 30 mA/cm2 1-10 A/cm2 vršna moč ~ 1-20 W/cm2 ~ 1-20 kW/cm2 obratovalni ("duty") faktor 100 % ~ 1 % Medtem ko je energija razpršenih delcev pri klasičnem razprševanju 5-10 eV, je pri HPPMS-raz-prševanju do 100 eV, več kot 50 % ionov pa ima ener- io7 106 Ф .o. 2 105 Q ■Ђ c £ S 10* 1tf> v eno-i smemo /naprševan 1 puizno ^ \ naprševanje 10 15 20 25 energija, E/eV 30 35 40 45 Slika 3: Energijska porazdelitev delecev pri klasičnem tronskem naprševanju in pri postopku HPPMS magne- nanokristalinična struktura meja m«) podlago in prevleko Slika 4: Primerjava mikrostrukture prevlek, ki so bile narejene s klasičnim magnetronskim naprševanjem (dcMS) s tistimi, ki so bile narejene s postopkom HPPMS pri različni gostoti ionskega toka (21) gijo, ki je višja od 20 eV (3). Energijska porazdelitev razpršenih delcev ima pri naprševanju HPPMS vrh pri znatno višji energiji kot pri klasičnem naprševanju (slika 3). Velik tok kovinskih ionov na podlage zelo vpliva na mikrostrukturo prevleke in njeno oprijemljivost na podlago. Pri tem velja, da delci, ki imajo majhno energijo, oblikujejo stebričasta kristalna zrna s prazninami med njimi, medtem ko delci z veliko energijo oblikujejo goste plasti, ki jih sestavljajo ekviaksialna kristalna zrna (slika 4). Postopek HPPMS pomeni velik napredek na področju nanašanja tankih plasti. Velika energija razpršenih ioniziranih delcev omogoča nanos finozrnatih prevlek, ki jih je bilo prej možno pripraviti samo pri visoki temperaturi. Pri postopku HPPMS lahko na gibanje ionov vplivamo z električnim poljem. Tako v bistvu iz magnetronskega izvira naredimo ionski izvir (slika 5). Z negativno električno napetostjo (bias) na podlagah lahko ioniziranim delcem spreminjamo energijo. Pri trku ionov z atomi rastoče plasti nastane prenos gibalne količine. Za rast in adhezijo prevleke je pomembna gostota energije, ki jo na podlage prinesejo ioni. Pri klasičnem postopku naprševanja je gostota toka ionov v primerjavi s HPPMS relativno majhna. Gostoto energije, ki jo na podlage prinesejo ioni, lahko pri klasičnm magnetronskem naprševanju povečamo edino tako, da povečamo energijo ionov. Le-to lahko spreminjamo z negativno napetostjo na podlagah (bias), ki je pri klasičnem postopku naprševanja okrog -100 V. To pomeni, da ioni pridobijo energijo 100 eV. V primerjavi z vezavno energijo atomov v trdnih snoveh je to velika energija, zato takšni ioni v kristalni strukturi prevlek zasedajo energijsko manj ugodna mesta. Posledica so defekti v prevleki, deformacija kristalne strukture in tlačne notranje napetosti, ki se povečujejo linearno z debelino prevleke. Tlačne notranje napetosti omejujejo največjo debelino prevleke, ki jo lahko še pripravimo. Če je debelina prevleke prevelika, potem se le-ta odlušči s podlage. Pri postopku HPPMS-nanašanja pa je gostota toka ionov na podlage bistveno večja. Zato lahko enako gostoto energije, ki jo ioni prinesejo na podlage, dosežemo pri bistveno manjši pospeševalni (bias) napetosti. Notranje napetosti so zato manjše, debeline prevlek, ki jih lahko pripravimo, pa so v primerjavi s klasičnimi (okrog 5 ^m) precej večje (do 15 ^m). Večja debelina prevlek zagotavlja večjo obrabno obstojnost orodja. »Me* Slika 5: Klasični magnetronski izvir pretežno električno nevtralnih atomov (levo) in HPPMS (ionski) izvir (desno). Me so kovinski atomi. Slika 6: Pri postopku HPPMS, kjer je večina razpršenih atomov ioniziranih, ioni sledijo električnim silnicam, zato bolj enakomerno prekrijejo tudi površine, ki so v geometrijski senci Ker električno nabiti delci sledijo električnim silnicam, lahko nanašamo plasti tudi na tiste dele površine, ki so v geometrijski "senci" (okrog vogalov). Postopek HPPMS nam torej omogoča, da nanesemo bolj enakomerno debelo plast z enako mikrostrukture na podlage s komplicirano geometrijo (slika 6). Prve naprave za HPPMS-nanašanje trdih prevlek so naredili na Univerzi v Linköpingu v sodelovanju z ruskimi raziskovalci (4). Kouznetsov je postopek HPPMS skupaj s podjetjem Chemfilt R&H (zdaj Chemfilt Ionsputtering AB) tudi patentno zaščitil (5). Kasneje so se v razvoj novega postopka nanašanja trdih PVD-prevlek vključili raziskovalci Univerze v Sheffieldu (6) in raziskovalci univerze RWTH v Aachnu. V ZDA pa se je razvoj postopka HPPMS vključilo podjetje Advanced Energy Industries, ki je specializirano za močnostne (pulzne) napajalnike. Postopek HPPMS je podoben nanašanju tankih plasti s katodnim lokom (osnovni princip je znan že skoraj trideset let), saj v obeh primerih dosežemo zelo visoko stopnjo ionizacije uparjenih delcev. Vendar je med njima bistvena razlika. Pri postopku HPPMS ne nastajajo makrokapljice, zato so tako pripravljene plasti zelo goste, njihova površina pa je gladka. Postopek HPPMS ima tudi druge prednosti: • možnost nanosa gostih plasti z gladko površino; • manjše tlačne notranje napetosti omogočajo pripravo debelih PVD-prevlek (do 15 pm); • možnost priprave plasti z različnimi fazami in teksturo; • oprijemljivost prevlek je boljša; • v primerjavi s klasičnim magnetronskim naprše-vanjem, kjer potujejo razpršeni atomi premočrtno, omogoča HPPMS-nanos bolj enakomerno debele prevleke in z enako mikrostrukturo na vse dele orodja s komplicirano geometrijo (npr. rezalne ploščice in svedri); • HPPMS-postopek reaktivnega naprševanja oksidnih plasti je bolj stabilen, problem histereze je zmanjšan ali pa ga ni, hitrost nanašanja pa večja kot pri klasičnem enosmernem magnetronskem naprševanju. Pri HPPMS-naprševanju so ioni, ki prispejo na podlage, v glavnem kovinski ioni iz tarče. Ehiasarian (7) je te ione uporabil za ionsko jedkanje podlag pred nanosom trdih prevlek CrN. Prevleke, ki jih je pripravil na tak način, so imele gosto in finozrnato mikrostrukturo z manj defekti. Njihove tribokemične karakteristike (korozijska in obrabna obstojnost) so zato boljše od tistih, ki so bile pripravljene s postopkom katodnega nanašanja. 3 MOŽNOSTI UPORABE HPPMS-POSTOPKA NAPRŠEVANJA Postopek HPPMS je z vidika industrijske uporabe zanimiv ne samo za pripravo trdih zaščitnih prevlek (7,8), ampak tudi za pripravo tankih optičnih plasti z nizko emisivnostjo, za pripravo antirefleksnih plasti z velikim lomnim količnikom (s postopkom HPPMS nanašanja lahko pripravimo tanke plasti TiO2 (9), ki imajo rutilno strukturo in lomni količnik n > 2,6), za pripravo dielektričnih plasti v mikroelektroniki in pomnilnikih. Dekoven s sodel. (10) je s postopkom HPPMS nanesel bistveno gostejše ogljikove prevleke (2,7 g/cm3) v primerjavi s tistimi, ki so bile narejene s klasičnim magnetronskim naprševanjem (2 g/cm3). Tudi hrapavost plasti je bila manjša. Tako lahko pripravimo plasti NiCr za senzorje napetosti, ki jih po nanosu ni treba toplotno obdelati, ker so že temperaturno stabilne (11). S postopkom HPPMS-nanašanja lahko pripravimo strukturne faze, ki jih s klasičnim postopkom ne moremo. Primer je naprševanje tanke plasti tantala. Le-ta v masivni obliki kristalizira v kristalni strukturi bcc, v tankih plasteh, ki jih pripravimo pri standardnih pogojih, pa najdemo izključno tetragonalno (3-fazo); fazo bcc dobimo le, če je temperatura podlag zelo visoka. S postopkom HPPMS, kjer so energije razpršenih delcev veliko večje, pa dobimo to fazo tudi pri nizki tempetaruri(12). Slaba stran postopka HPPMS je manjša hitrost nanašanja, ki je samo od 25 % do 30 % tiste pri klasičnem magnetronskem naprševanju. Ta pojav je verjetno posledica dejstva, da negativna napetost na tarčah potegne del razpršenih ionov nazaj na tarčo. Manjša hitrost nanašanja je za zdaj z vidika gospodarnega nanašanja prevlek precejšnja pomanjkljivost. Postopek zato uporabimo samo v primerih, ko nimamo druge izbire in kadar je v ospredju zahteva po čim večji kvaliteti prevleke. Problem majhne hitrosti nanašanja in velike moči pulzov poskušajo raziskovalci rešiti na različne načine. Christykov s sodel. (13,14) je predložil, da se pulz sestavi iz dveh delov (modulirana moč pulza -modulated pulsed power - MPP). V prvi fazi prižgemo šibko ionizirano plazmo pri pogojih, kakršni so pri klasičnem magnetronskem naprševanju. V drugi fazi pa z dodatnim pulzom na katodi ustvarimo močno ionizirano plazmo. Hitrost nanašanja je odvisna od oblike napetostnega pulza, trajanja pulza in pogostosti ponavljanja pulza. Christykov in sodel. so ugotovili, da je pri tehniki MPP hitrost nanašanja lahko manjša, enaka ali večja od tiste pri klasičnem magnetronskem naprševanju pri enaki moči na tarči. Tako je v konkretnem primeru naprševanja bakra pri moči na tarči 8,8 kW hitrost nanašanja 60 % tiste pri klasičnem naprševanju, če je trajanje pulza 200 ps. Če je čas trajanja pulza 400 ps, se hitrosti nanašanja izenačita. Če pa povečamo čas trajanja pulza na 1000 ps, potem je hitrost pri MPP-procesu za 150 % večja. Podoben rezultat je bil dosežen pri MPP-naprševanju titana in aluminija. MPP-postopek so preizkusili tudi pri nanašanju TiN in Al2O3. Pri povprečni moči na tarčo 1,5 kW in razdalji med tarčo in podlagami 26 cm je bila hitrost naprševanja TiN 1 pm/h, kar je glede na relativno majhno moč in veliko razdaljo med tarčo in podlago dober rezultat. Odličen rezultat je bil dosežen tudi pri reaktivnem naprševanju Al2O3. Pri pulzno modulirani povprečni moči na tarči 4,5 kW in razdalji med tarčo in podlago 23 cm, pa je bila hitrost naprševanja 12 pm/h. S pulznim naprševanjem lahko pripravimo novo generacijo trdih prevlek. Spekter trdih prevlek, ki jih lahko pripravimo s HPPMS-postopkom, je praktično neomejen. Tako novi pulzni postopki nanašanja omogočajo nanos električno neprevodnih prevlek (npr. АШ3, ZrO2, (Cr,Al)2O3, Si-O-N in drugi oksidi). Med njimi je najbolj zanimiva prevleka Al2O3 s kristalinično korundno fazo, ki je primerna npr. za zaščito ploščic za struženje, kjer se zahteva velika termična obstojnost prevleke. To je tudi edini PVD-postopek, ki omogoča nanos kvalitetnih oksidnih trdih prevlek (npr. Al2O3) in nizkotemperaturnih prevlek (pod 200 °C). Aluminij oksidne prevleke, narejene s CVD-postopkom, se že več desetletij uporabljajo za zaščito rezalnih ploščic. Za ta namen je primerna termodinamsko stabilna in trda korundna faza, ki jo lahko pripravimo pri relativno visoki temperaturi (>800 °C). Prevleka Al2O3 je kemijsko inertna in ohrani veliko trdoto do visokih temperatur (do 1300 °C). Debela CVD A^-prevleka se že več kot dve desetletji uporablja za zaščito rezalnih ploščic za visokohitrostno struženje in fre-zanje feritnih obdelovancev. Slabost CVD-postopkov je visoka temperatura nanašanja (okrog 1000 °C), zato je izbor možnih podlag omejen (karbidna trdina, kermeti). Drug problem so termične razpoke v plasti, ki nastanejo med ohlajanjem orodij na sobno temperaturo. Natezne napetosti v plasti omogočajo nastajanje in širjenje mikrorazpok. Takšne razpoke poslabšajo tribološke lastnosti prevleke. Al2O3-prevlek vse do pred nekaj leti ni bilo mogoče pripraviti s PVD-postopki. To je bilo možno šele z razvojem pulznih postopkov (14-19). Med njimi je HPPMS-posto-pek tisti, ki je najbolj obetaven. S postopkom HPPMS lahko pripravimo tudi kvalitetne trde prevleke pri nizki temperaturi. Temperaturo podlag lahko reguliramo s povprečno močjo na tarčah. Nizkotemperaturne prevleke so še zlasti zanimive za zaščito strojnih delov. Pri klasičnih postopkih nanašanja trdih prevlek je temperatura podlag okrog 450 °C. Pri tej temperaturi se doseže optimalna oprijemljivost, mikrostruktura in druge funkcionalne lastnosti, medtem ko večina orodnih jekel ohrani trdoto in dimenzijske tolerance. Z možnostjo znižanja temperature nanašanja pod 300 °C bi se povečal nabor podlag, ki bi jih bilo možno zaščititi s PVD-postopki. Takšne nizkotemperaturne PVD-prevleke so zlasti zanimive za zaščito različnih sestavnih delov avtomobilov z namenom, da se poveča njihova obrabna obstojnost oz. da se zmanjša trenje. Če uporabimo klasične PVD-postopke pri manjših močeh v izvirih za nanašanje, zmanjšamo temperaturo podlag in hitrost nanašanja. Vendar pa je adhezija takšnih nizkotemperaturnih prevlek slaba, zmanjša pa se tudi mikrotrdota (20). Za pripravo kvalitetnih nizko-temperaturnih trdih prevlek je primeren postopek pulznega naprševanja. Med trajanjem pulza je gostota plazme in energija delcev v plazmi dovolj velika, da zagotavlja nanos kvalitetnih prevlek. S periodo med dvema pulzoma pa lahko reguliramo temperaturo podlage. Vendar to ni edina prednost prevlek, narejenih po HPPMS-postopku. Tudi kristalna struktura in tekstura takšnih prevlek je lahko drugačna od tistih, ki so bile narejene s klasičnim naprševanjem. HPPMS-prevleke imajo bolj finozrnato mikrostrukturo, manj defektov in večjo gostoto. Pozitivne posledice so bolj gladka površina (manjše trenje), manjša poroznost in večja korozijska obstojnost. Omenili smo že, da postopek HPPMS omogoča ionsko jedkanje s kovinskimi ioni, ki je učinkovitejše od jedkanja z ioni argona. Postopek HPPMS omogoča nanos enakomerno debele prevleke na orodja s komplicirano geometrijo. Pri tem mikrostruktura prevleke ni odvisna od smeri nanašanja. Oboje je posledica tega, da ioni sledijo električnemu polju okrog podlag, zato lahko potujejo tudi okrog vogalov in priletijo pravokotno na podlago. Z vidika uporabe je pomembno tudi to, da namesto konstantne napetosti na podlagah (bias) uporabimo pulzno. Tako lahko trde prevleke nana{amo tudi na elektri~no neprevodne podlage (npr. kermete, kera-mi~ne plo{~ice iz Si3N4, me{anih oksidov ali c-BN) in na temperaturno ob~utljive podlage. 4 SKLEPI Najsodobnej{i postopek nana{anja trdih prevlek, ki je bil razvit pred kratkim, je pulzno magnetronsko napr{evanje pri velikih mo~eh (HPPMS). Ta postopek omogo~a pripravo nove generacije trdih prevlek. Tako pripravljene prevleke imajo bolj gosto mikrostrukturo, so v primerjavi s tistimi, ki jih pripravimo s klasi~nim magnetronskim napr{evanjem, bolj gladke in brez vgrajenih mikrokapljic. HPPMS-postopek obeta možnost priprave visokokvalitetnih dielektri~nih tankih plasti, pri ~emer se izognemo nastajanju prebojev. S HPPMS-postopkom lahko s kontrolo ionskega obstreljevanja prikrojimo lastnosti prevleke (mikrostrukturo, notranje napetosti, morfologijo, kristalno strukturo). LITERATURA 1V. Kouznetsov, K. Macak, J. M. Schneider, U. Helmersson, I. Petrov, Surf. Coat. Technol. 122 (1999), 290-293 2I. K. Fetisov, A. A. Filippov, G. V. Khodachenko, D. V. Mozgrin, A. A. Pisarev, Vacuum 53 (1999), 133-136 3J. Bohlmark, M. Lattemann, J. T. Gudmundsson, A. P. Ehiasarian, Y. Aranda Gonzalvo, N. Brenning, U. Helmersson, Thin Solid Films 515 (2006), 1522-1526 4K. Macak, V. Kouznetsov, J. Schneider, U. Helmersson, J. Vac. Sci. Technol. A 18 (2000), 1533-1537 5V. Kouznetsov, Method and apparatus for magnetically enhanced sputtering, US patent 6.296.742 (2001) 6A. P. Ehiasarian, R. New, W. -D. Münz, L. Hultman, U. Helmersson, V. Kouznetsov, Vacuum 65 (2002), 147-154 7A. P. Ehiasarian, P. Eh. Hovsepian, L. Hultman, U. Helmersson, Thin Solid Films 457 (2004), 270-277 8K. Bobzin, N. Bagcivan, P. Immich, S. Bolz, R. Cremer, T. Leyendecker, Thin Solid Films 517 (2008), 1251-1256 9S. Konstantinidis, J. P. Dauchot, M. Hecq, Thin Solid Films 515 (2006) 1182-1186 10B. M. DeKoven, P. R. Ward, R. E. Weiss, D. J. Christie, R. A. Scholl, W. D. Sproul, F. Tomasel, A. Anders, Proceedings, Annual Technical Conference - Society of Vacuum Coaters (2003), 158-165 11R. Bandorf, S. Falkenau, K. Schiffmann, H. Gerdes, Proc. Ann. Tech. Conf. Soc. Vac. Coaters (2008) 12J. Alami, P. Eklund, J. M. Andersson, M. Lattemann, E. Wallin, J. Bohlmark, P. Persson, U. Helmersson, Thin Solid Films 515 (2007) 3434-3438 13R. Chistyakov, Methods and apparatus for generating strongly-ionized plasmas with ionizational instabilities, US patent 7.095.179 (2006) 14R. Chistyakov, High deposition rate sputtering, US patent 6.896.773 (2005) 15S. Schiller, K. Goedicke, F. Fietzke, O. Zywitcki, M. Sjöstrand, B. Ljundberg, V. Alfredsson, T. Hilding, int. patent appl. WO/1999/ 024634 16R. Cremer, M. Witthaut, D. Neuschütz, G. Erkens, T. Leyendecker, M. Feldhege, Surf. Coat. Technol. 120-121 (1999), 213-218 17A. Schütze, D. T. Quinto, Surf. Coat. Technol. 162 (2003), 174-182 18E. Wallin, T. I. Selinder, M. Elfwing, U. Helmersson, Deposition of crystalline alumina coatings using reactive high power impulse magnetron sputtering - process and film properties, lecture at 11th International Conference on Plasma Surface Engineering, Garmisch-Partenkirchen (2008) 19T. I. Selinder, E. Coronel, E. Wallin, U. Helmersson, Int. J. Refract. Met. H. 27 (2009) 507-512 20P. Panjan, M .Čekada, M. Ma~ek, A. Zalar, Low temperature sputter deposited PVD hard coatings, 6th Symposium of European Vacuum Coaters : Anzio (2004) (8 pp) 21J. Alami, K. Sarakinos, F. Uslu, M. Wuttig. J. Phys. D 42 (2009), 015304 (7pp) VAKUUM BARONA ZOISA (ob dvestoletnici Ilirskih provinc) Stanislav Južnič AMNIM, d. o. o., Gorazdova 3, 1000 Ljubljana POVZETEK Podane so osnovne smernice napredka vakuumske tehnike, kijih je Napoleonova oblast prinesla v znanost in izobraževanje Ilirskih provinc. Francoske revolucionarne novosti so spremljale poslednje vzdihljaje v labodjem spevu stoletnega jezuitskega poučevanja fizike in matematike na ljubljanskih višjih filozofskih študijah. Orisane so pomembnejše črtice iz življenja, predavanj in znanstvenega dela ljubljanskih matematično-fizikalnih profesorjev ilirske dobe, predvsem Gunza in Kersnika in njunega učenega prijatelja barona Zoisa. Popisani so njuni ljubljanski učbeniki in drugi didaktični pripomočki. Pojasnjeni so odnosi med vodilnimi izobraženci tedanje Ljubljane skupaj z Nodierjem, Vodnikom in Z. Zoisom. Nakazane so njihove povezave z raziskovalci vakuuma v prestolnici, tako v nekdanji dunajski z Jurijem Vego kot v novi pariški z Lalandom, Laplaceom, Lagrangeom ali Biotom. Kot pomemben vir podatkov za Zoisova, Gunzova in Kersnikova ljubljanska dejanja in nehanja sta raziskani njuni knjigi in Kersnikove vakuumske naprave v fizikalnem kabinetu. Posebna pozornost je posvečena novomeški, goriški, tržaški, koprski in zadrski šoli, ki so pod Napoleonom na hitro prešle iz rok redovnikov v laične učilnice. Raziskana je usoda Napoleonove vakuumske dediščine na naših tleh s presenetljivim zaključkom, da restavracija skorajda sploh ni prinesla sprememb, saj so Napoleonovi ljubljanski profesorji eksaktnih ved obdržali svoje katedre tudi pod Metternichom. Meso sta postala posrečena, ne ravno revolucionarna stiha Gunzovega učenca, Jovana Vesela Koseskega: "Spremembe so le kvari, malok'tera obvelja". Zoisov krog je ključen za razumevanje ilirskih izobražencev Napoleonove dobe. Zois je vakuumski plavž podaril Kersnikovi šolski zbirki. Pozorno so pregledani vsi popisi Zoisove knjižnice. Njegovo branje o vakuumu je primerjano z Valvasorjevim, Erbergovim, Turjačanovim, licejskim in drugimi knjižnicami tedanje dobe. Dokazan je Gruberjev učiteljski vpliv na Zoisovo izbiro knjig o Boškovicevem, Franklinovem, pa tudi Newtonovem pojmovanju vakuuma. Pri nabavi knjig o vakuumu se kaže vpliv sprva pristnega prijatelja Hacqueta, ki je moral vplivati tudi na naročanje številnih Zoisovih znanstvenih revij. Vodnikovo sodelovanje z Zoisom se zrcali v Zoisovi literaturi, ki je Zoisa in Vodnika vodila pri kovanju slovenskega znanstvenega izrazoslovja. Prvič poleg znanega prodajnega Kornovega NUK-ovega kataloga Zoisovih knjig uporabljamo tudi zgodnejšega Kopitarjevega (1803) na zvečine nevezanih listih, ki ga hrani ARS. Baron Zois vacuum ABSTRACT The main points of Napoleon's government changes at Zois's vacuum science and Kersnik's education in vacuum techniques were put in the limelight. French revolutionary novelties accompanied the last tracts of the Jesuits' centennial education of physics and mathematics at Ljubljana higher philosophical studies. The main points of the life, lectures, and scientific works of the Ljubljana mathematical-physics Professors of Illyrian Provinces are put forward, most of all Gunz, Kersnik, and their learned friend, Zois. The lists of their scientific-didactic vacuum equipment were provided. The relations between the leading literati of those days Ljubljana is given, including Nodier, Vodnik, and Z. Zois. Their relations with the vacuum researchers of the capital is given, the old one at Vienna including Jurij Vega, and the new one at Paris including Lalande, Laplace, Lagrange, or 1 Šumrada, 2007, 76-78. Biot. The relevant sources for Gunz's and Kersnik's work at Ljubljana are their mathematical books and Kersnik's vacuum didactic school equipment. The special attention was put on the schools at Gorica, Trst, Koper, and Zadar. The destiny of Napoleon's scientific ancestry at Slovenian lands was researched with the surprising conclusion that the Restoration brought almost no changes, because the Ljubljana Professors of science kept their chairs also under Metternich's regime to support the poetical thoughts of Gunz' student, Jovan Vesel Koseski: "The changes are only damages, just few of them stay". Zois' circle is the key for understanding of the Illyrian provinces vacuum knowledge of Napoleon's era. Zois' vacuum steel enterprise was compared with Kersnik's note school inventory. All preserved catalogues of the Zois' library were examined with care. Zois' scientific readings were compared with Valvasor's, Erberg's, Auersperg's, Lyceum's, and other libraries of the era. The G Gruber's lectures influence on Zois' book taste was proved including Zois' passion for Jesuit Boškovic, Franklin, and also Newton's science. Zois acquired minerals and books under the influence of his one day close friend, Hacquet. Hacquet also influenced Zois' ordering of the numerous scientific journals dealing with vacuum research. Vodnik's collaboration with Zois is reflected at Zois' literature on vacuum, which helped Zois and Vodnik on their invention of the Slovene Natural Sciences terms. Besides well known Korn's selling catalogue of Zois' books at NUK, the earlier Kopitar's (1803) catalogues at unbound leaves kept at ARS were also used. 1 UVOD Nekaj manj kot poldrugi milijon prebivalcev Ilirskih provinc je odrezalo Habsburško monarhijo od morja s celinsko zaporo proti Angliji in kopensko povezavo trgovine željne Francije s Turčijo. "Naravno" mejo s kraljevino Italijo so potegnili na Soči, Ilirske province pa so neposredno podredili Parizu, kjer je Napoleon pravkar izumljenim "Ilirom" pripravljal ukinitev fevdalizma, ki pa se v časovni stiski ni docela posrečila.1 Izobraževanje v šolah in zunaj njih je sol blagostanja vsakega naroda. Štiriletna Napoleonova zareza je z Ilirskimi provincami prinesla prevratne spremembe v pouk in znanje zahodnega dela slovenskega naselitvenega območja skupaj s pariškimi novostmi vakuumske tehnike. Kakšnih novosti smo bili pri tem deležni Slovenci in koliko novosti na področju vakuumske tehnike je preživelo restavracijo? 2 KONEC JEZUITSKE PREVLADE V LJUBLJANSKEM RAZISKOVANJU VAKUUMA Prva bližnja srečanja Slovencev s francoskimi revolucionarnimi vojskami (1797, 1805, 1809) so se skladala s prenehanjem prevladujočega vpliva jezu- itov na ljubljansko matematično usmerjeno šolstvo. V letih 1802 in 1803 sta na ljubljanskem liceju zaradi smrti in odselitve zaporedoma nehala predavati nekdanja jezuita, fizik Jernej (Bartolomej) Schaler in matematik Anton Gruber, mlajši brat bolj znanega Gabrijela. Zastavo znanja so od njiju v slovenskih deželah po eni strani prevzeli jezuitski učenci, vzgojeni v duhu Boškoviceve fizike: G. Gruberjeva dijaka Anton Marija Šemerl in Jurij Vega, G. Gruberjev in Jožef pl. Maffeijev zasebni študent baron Žiga Zois, Schalerjev in A. Gruberjev dijak Janez Krstnik Kersnik, A. Gruberjev prijatelj in nasprotnik Napoleona Jožef Kalasanc baron Erberg, z moravske priseljena profesorja Neumann in Hummel ... Redkejši veljaki matematično obarvanega znanja so izšli iz skoti-stičnih, jezuitom nasprotnih tradicij. Med njimi se je izkazal Kastul Weiblov (Caztallus Waibl, ob krstu Janez, * 28. 4. 1741 Novo mesto; 1756/57 OFM Novo mesto; f 25. 10. 1805) frančiškanski dijak Valentin Vodnik, ki je pod Zoisovim vplivom zasnoval slovensko znanstveno izrazoslovje. Bistveno novost v slovenskem in notranjeavstrij-skem prirodoslovnem prostoru, ki se je po nasilnem rušenju protestantskega znanstvenega mostu med Tübingensko univerzo in našimi deželami dvesto let oplojeval predvsem z jezuitskimi idejami, je prinesel Napoleonov priliv tujerodnih laičnih izobražencev, ki so bili dobro podkovani v novodobnih odkritjih vakuumske tehnike. Pred francosko zasedbo so bili tovrstni ptiči dokaj redek pojav na Kranjskem; med njimi je kot zvezda izrazito zažarel Balthasar Hacquet v Idriji in Ljubljani. Konec jezuitskega monopola je Slika 1: Magdeburški polkrogli, poldrugo stoletje star model v Italijanski gimnaziji Koper po prenehanju pouka obeh zadnjih nekdanjih jezuitov, Schalerja in A. Gruberja, omogočil razmeroma odprto tekmovanje usposobljenih srednjeevropskih tekmecev za katedre na ljubljanskem liceju. V prvih letih po koncu Schalerjevega in A. Gruberjevega pouka posebnega povpraševanja ni bilo; zato so matematično in fizikalno katedro zapolnjevali provizorično in s tem močno znižali raven pouka na tedaj že domala stoletje stari ljubljanski filozofiji. Tudi Napoleonova oblast sprva ni imela boljših možnosti, zato je kot vodilnega nosilca prirodoslovnih predmetov nastavila Kersnika, ki razen ljubljanskih šol drugih ni imel. Kljub pomanjkljivi izobrazbi, s tem pa bojda predvsem nekoliko nižji znanstveni ravni pouka, se je Kersnik izkazal za nadvse uporabno učno moč, začenši z natančnimi francoskimi inventarji fizikalnega kabineta leta 1811 z vakuumskimi pripomočki za pouk, prek geometrijskega učbenika (1830) pa vse do dobrohotnega očetovskega poučevanja fizike s spodbujanjem slovenskih odgovorov. 3 VAKUUMSKA TEHNIKA ILIRSKIH PROVINC NA CENTRALNIH ŠOLAH V LJUBLJANI (1809-1813) Laplaceova pariška šola je v prvi polovici 19. stoletja razvijala analizo in diferencialne enačbe predvsem za probleme fizike in vakuumske tehnike, povezane z novimi parnimi stroji. V ljubljanskem liceju so kupili celo Laplaceov Essai philosophique sur les probabilites (Paris: Couvran 1819, NUK-30479), ki ima na notranji rdeče marmorirani papirnati 1 Slika 2: Model parnega stroja (spodaj), poldrugo stoletje star model v Italijanski gimnaziji Koper platnici s svinčnikom navedenega domnevnega težko čitljivega prvotnega lastnika pod računskimi vajami, na zadnji notranji platnici pa je nemška reklama za prodajo papirja. Ljubljanski, goriški in tržaški matematiki ali fiziki so imeli srečo, da so med Ilirskimi provincami prišli pod neposreden vpliv naprednejših francoskih kolegov in so tako lahko kar pri virih sprejemali številna nova odkritja. Šole v Ilirskih provincah so bile organizirane po francoskih revolucionarnih vzorih Ecoles Centrales iz jakobinske dobe. Profesorji Ilirskih provinc so se precej manj ozirali na zgleda leta 1795 ustanovljene Ecole Polytechnique oziroma Ecole Normale Superieure, ki sta bili organizirani drugače. Pariške visoke šole so izdajale celo lastne znanstvene revije, od daleč podobne manj odmevnim poznejšim srednješolskim Izvestjem (Programm, Jahrsberichte) v deželah nekdanjega Svetega rimskega cesarstva nemške narodnosti. Nekateri člani pariške akademije so se rade volje iznajdljivo izognili dolgim zakasnitvam pri objavljanju v akademskih glasilih tako, da so svoja odkritja priobčili v Journal de l'Ecole Polytechnique ali v Journal de l'Ecole Normale Superieure. Žal je morda prav uspešna uporabna matematika Laplaceove šole zbrana okoli "akademije" d'Arcueil v predmestju Pariza povzročila zaostajanje pariških matematikov po Cauchyju z izjemo Cauchyjevega učenca Hermita in polbrata francoskega predsednika republike, Poincareja. Podobno se je zgodilo Angležem, ki so, pretirano zaverovani v Newtonov genij, zaostali za razvojem celinske matematike Leibniza in Bernoullija. A to so že druge, predmarčne zgodbe. V Napoleonovih Ilirskih provincah so med letoma 1809 in 1813 le v Ljubljani nadgradili dotedanji visokošolski študij filozofije; čeprav so Goričani imeli celo nekoliko starejše filozofske študije, njihovim šolnikom sekira ni tako padla v med kot ljubljanskim tekmecem. Jožef II. je med letoma 1785 in 1788 ukinil filozofski študij v Ljubljani zato, da bi sprostil odhajanje bodočih kranjskih učenjakov v večja češka in avstrijska deželna znanstvena središča; Napoleon pa je višje študije v Ljubljani med letoma 1810 in 1813 razvil zato, da bi takšen odliv možganov preprečil. Habsburžanom je ljubljanski Licej povzročal neprijetnosti, saj ob centralizaciji državne uprave konec 18. stoletja cesar Jožef ni mogel dovolj natančno spremljati morebitnih svobodomiselnih tokov na odročnih šolah, ko jih ni več vodil leta 1773 raz-puščeni jezuitski red. Napoleon si s takimi marnjami, seveda, ni več belil glave. Francozi so ustanovili univerzitetne študije v ljubljanskem središču Ilirskih provinc v skladu s 2 Neumann, 1820, 1: XIII. šolsko politiko svojega imperija. Zanimivo je, da Napoleonovi uradniki ravno za matematiko in kemijo niso zlahka našli stalnih domačih predavateljev. Kaže, daje bil prav na prirodoslovnem področju, povezanem z raziskovanjem vakuuma, najmočnejši odliv izobražencev v znanstveno bolj razvite habsburške dežele, čeprav je prav od tam, namreč iz zlate Prage, Napoleonova Ljubljana dobila izvrstnega matematika, Gunza. Tri leta obstoja visokih šol v Ljubljani kot osrednje izobraževalne ustanove Ilirskih provinc so vsekakor vzpodbujala poznejše zahteve po univerzi v Ljubljani. Sen o domači univerzi so po marčni revoluciji zapisali v skupni prapor izobražencev dežel poseljenih s Slovenci. Z morebitno izjemo Gunza ali Ž. Zoisa pa ne gre kratki dobi Ilirskih provinc pripisovati pomembnejših znanstvenih dosežkov, saj je bilo šolstvo v Ilirskih provincah vseskozi v gmotnih zagatah. Leta 1810/11 na dveletnih oziroma triletnih (Ljubljana) gimnazijah Ilirskih provinc niso učili fizike oziroma naravoslovja. Tudi na kolegijih med letoma 1811 in 1813 in na petletnem liceju v Ljubljani ni bilo pouka naravoslovja. Na srednji stopnji so tako predavali fiziko v okviru naravoslovja le leta 1810/11 na licejih v Trstu (z astronomijo vred), Kopru in Gorici. V delu ilirskih provinc, poseljenem s Slovenci, je fiziko predaval le Kersnik v prvih letnikih vseh petih fakultet Centralne šole v Ljubljani leta 1810/11 po Neumannovem učbeniku v latinskem jeziku; Neumann je bil Kersnikov učitelj in predhodnik na isti ljubljanski katedri, tako da je bila izbira njegovega učbenika dokaj neizogibna. Neumann z Moravske je sedemindvajsetleten postal dne 21. 7. 1801 profesor ljubljanske gimnazije in tam ostal do odhoda iz Ljubljane. Poleg pouka v gramatikalnih razredih je 16. 2. 1802 postal suplent za grščino. 3. 3. 1803 je zamenjal obolelega Schalerja in postal 31. 10. 1803 na ljubljanskem liceju prvi redni profesor fizike, ki ni bil nikoli jezuit. 12. 9. 1806 je Neumann skupaj z direktorjem ljubljanskih filozofskih študij F. Wildom podpisal potrdilo o opravljenem izpitu iz grške filologije za študenta Jurija Paušeka. Jeseni 1806 je Neumann odšel na univerzo v Gradec in tam od leta 1812 poučeval astronomijo na Joanneumu. Drugače kot pred njim Ambschell je najprej objavil latinski učbenik fizike v Gradcu v letih od 1808 do 1812; učbenik je desetletje pozneje dal prevesti v nemščino. Prevod je objavil v gotici in ga posvetil Josefu baronu Stifftu. Pesem je posvetil svojemu direktorju na Politehniki, Prechtlu.2 Prvi del nemškega prevoda je obsegal 560 strani v 522 poglavjih, na koncu pa je dodal še dvanajst tabel bakrorezov z 270 manjšimi slikami. Daljši drugi del učbenika ima 722 strani. Na straneh 723-783 je dal natisniti kazalo za obe knjigi, ki sta sicer že imeli vsaka zase kazali na začetku. Po petih straneh popisa napak je objavil petnajst bakrorezov s kar 372 slikami; gotovo prava paša za oči pridnih študentov. Na predzadnji sliki 371 je narisanih šest različnih oblik snežink v duhu prav tedaj nastajajoče mineralogije, ki sta jo pomagala utemeljiti tudi naša Gruber in Hacquet. Latinski NUK-ov izvod Neumanovega učbenika je danes izgubljen, nemški prevod pa je bil nekoč Zoisov z ojačenim usnjenim hrbtom kartonastih platnic, s trikotnimi usnjenimi robovi platnic in rdeče marmoriranimi notranjimi platnicami. Neumann je narisal komet (tab III), Tychov sistem (tab IV, fig 47), zelo posrečeno vakuumsko črpalko,3 leydensko steklenico kot akumulator elektrike (tab VIII, fig 171), kapilarnost (tab IX, X), kristalne oblike (tab XI, XII). Skice v drugi knjigi je posvetil zvoku (tab I, II), teleskopu z mikrometrom za merjenje suka-nja polarizacijske ravnine (tab III), parnemu stroju (tab V), očesu (tab VI), geometrijski optiki (tab VII), dvolomnim kristalom (tab IX), lomu in očesu (tab X), mikroskopu (tab XI), leydenski steklenici (tab XII), vakuumskim črpalkam, mavrici in snežinkam. Med latinskimi učbeniki je v začetku drugega zvezka priporočal Newtonove Principe, 'sGravesanda, Ch. Wolffa, Musschenbroekove Institutiones (1748) ali Introductio ad philosophiam (1762),4 ne pa Boško-vica, čeprav je njegovo dinamično teorijo točkastih teles opisal kot zadnjo med dinamikami in zato najbolj merodajno.5 Med novimi nemškimi učbeniki, tiskanimi po letu 1790, je hvalil Imhoffa, ki so ga uporabljali tudi novomeški frančiškani. Med novimi latinskimi učbeniki je poleg svojega hvalil še Ambschllovo in Döttlerjevo delo.6 Med tujimi izdajami je priporočil Biota, Cavalla, Th. Younga, Playfaira in Giuseppeja Saveria Polija, ki gaje bral tudi Zois. Med enciklopedijami je rad videl Gehlerjevo, med časopisi in glasili znanstvenih družb pa domala vse. Med zgodovinarji fizike je hvalil Fischerja in Gilberta,7 med specializiranimi deli pa Priestleyjevi optiko in elektriko, Pfaffa, Bohenbergerja ter Brandesa iz leta 1820. Zanimali so ga Beccarijevi poskusi s fosforescenco živali in rastlin,8 prav tako pa bolonjski kamen in Kantonov fosfor.9 Predstavil je Newtonovo emanacijsko teorijo svetlobe in nasprotni Eulerjev vibracijski sistem, prav tako pa dinamični inačici vibracijskega sistema Huygensa in Descartesa;10 vendar Neuman ni povedal, s katero inačico drži. Zanimal ga je fotometer11 ob Newtonovih barvah na prizmi,12 ki pa jim je pritaknil tudi Goethejevo kritiko.13 Leta 1842 je Neumann ponatisnil prvi del svojega učbenika. Leta 1815 je Neumann zapustil Gradec in je bil od leta 1816 do upokojitve leta 1844 profesor fizike in tajnik politehnike na Dunaju; danes ima v bližini Politehnike pod stolpom zvonika ob cerkvi vzidano spominsko ploščo. Leta 1819 je v prvem letniku Izvestij politehniškega instituta objavil razpravo o Breguetovem kovinskem termometru.14 Breguet je bil urar mornarice v Parizu, član pariške akademije in biroja dolžin. Položaje je zapustil nečaku, ki je bil prav tako sloviti urar, v prostem času pa je meril hitrosti svetlobe in zvoka v različnih snoveh. Starejši Breguet ni slovel samo po urah; dve leti pred Neumannovo razpravo je objavil raziskovanja meritev temperature z opazovanjem raztezanja kovine. Breguet je uporabil napeto vzmet, ki seje daljšala med segrevanjem. Na dno je postavil iglo za odčitavanje temperature, seveda pa je skalo postavil empirično. Se v poznem 19. stoletju so Breguetov termometer uporabljali v šolah; leta 1900, skoraj stoletje po Neuman-novem opisu, je podjetje James W. Queen & Co. iz Filadelfije prodajalo Breguetove termometre po 25 dolarjev. Ob Breguetu je Neumann iznajdbo kovinskih termometrov pripisal še Hollmannu, rednemu profesorju filozofije na univerzi v Göttingenu in direktorju tamkajšnje znanstvene družbe. Hollmann se je resda ukvarjal predvsem z barometri, vendar je ob njih rad sestavljal tudi termometre. Po preselitvi v Gradec je Neumann v letih 1808-1812 tam objavil učbenik Compendaria physica instituto v treh delih. Neumannov graški učbenik so takoj po natisu nabavili tudi v Ljubljani. Pod številko 17 je bil zapisan v Suplementumu (brez letnice) Wildovega popisa licejske knjižnice iz let 1789-1809. Med letoma 1811-1813 je imela Akademija v Ljubljani posebno enoletno filozofsko fakulteto. Tam 3 Neumann, 1820, 1: tab VIII, fig. 164. 4Neumann, 1820, 2: tab XIII, fig. 298, 323; tab XV, fig. 357 in 371; VII. 5 Neumann, 1820, 1: 27. 6 Neumann, 1820, 2: IX. 7 Neumann, 1820, 2: X, XI, XIII. 8 Neumann, 1820, 2: 205. 9 Neumann, 1820, 2: 206. 10 Neumann, 1820, 2: 207-209. 11 Neumann, 1820, 2: 218. 12 Neumann, 1820, 2: 218. 13 Neumann, 1820, 2: 324. 14Ciperle, Ljubljanska gimnazija, 119; Poggendorff, Biographisch-Literarisches, 2: 274-275. je Kersnik predaval fiziko v francoskem jeziku najprej št dvainsedemdesetim, naslednje leto pa sedemdesetim z( študentom. Leta 1812/13 so nekateri slušatelji filozo- lj fije opravljali tudi izpite iz kozmografije. G k 4 ŽID GUNZ - LJUBLJANSKI ZNANSTVENI AS p Nove francoske šolske oblasti so katedro za mate- ^ matiko po Jenkovi ostavki in kratkem Kersnikovem ц nadomeščanju zaupali Jenkovemu prijatelju Samuelu oj Gunzu (Leopold Gientz, Guentz, * 1782/85 Praga). ^ Odprtost ljubljanskih kateder ni prišla docela do izraza o] pred Napoleonovo zasedbo, ki je Ljubljano nenadoma ^ prebudila iz stoletnega dremeža kot sedež Ilirskih te provinc in središče šolstva z domala univerzitetno ti stopnjo. Sprememba je v dotlej zaspano zakotno mesto vendarle privabila v francoskih znanstvenih novotarijah izobražene profesorje, kot sta bila Zelli in n( predvsem Gunz. Gunz je bil ljubljanski profesor m osnovne (elementarne) in uporabne matematike med in jesenjo 1810 in letom 1819,15 občasno pa so za pouk z osnov zaposlili pomočnika. Gunz je med ljubljanske v srajce prišel z matematične katedre v Gorici; tam je a prav tako pustil svoj pečat, ki sta ga po matematični d plati pozneje nadgradila nekoliko mlajša Močnik in A. 1' Cauchy. Med letoma 1812 in 1813 je goriški županski p] stolček grel Frančišek Janez Neri de Maffei (* 23. 11. o: 1738 Vipava; f 8. 1. 1826 Duomo v Gorici), brat ir nekdanjega ljubljanskega profesorja matematike in ^ Zoisovega zasebnega učitelja, Jožefa Jakoba Libe- č ratusa Maffeia pl. Glattforta. ul Charles Nodier je kar dvakrat omenil Gunza ob v naštevanju uveljavljenih ilirskih znanstvenikov. Prvič p je priimek svojega židovskega znanca zapisal kot la Günz dne 1. 2. 1815 v članku za Journal des Debats, o drugič pa kot Gienz v članku Laybach, objavljenem m 15. 1. 1821 v La Quotidienne; v obeh spisih je pou- K daril Gunzovo članstvo v Kranjski kmetijski družbi, v zanimanje za slovenski jezik s slovnico vred, navdu- a šenje nad poezijo in naravoslovjem. Nodier je Gunza hvalil kot leksikografa in slovničarja, ne da bi omenil lj njegov poklic matematika. Nodier je v svojih člankih s m pridom uporabljal Hacquetovo etnografsko delo v le Bretonovem francoskem prevodu, med zaslužnimi uj "ilirskimi" znanstveniki pa je naštel Boškovica, ir Boškovicevega prijatelja Benedikta Stayja, Raymunda iz Cunicha, Brna (Bernarda) Zamagno, ki je objavil ni latinske stihe o vakuumskem letalu jezuita Lane in Terzija iz Brescie, in druge Dubrovčane z Dalmatinci "j vred.16 le Samuel Gunz je bil sin rabina Simona Gunza, uči- pi telja matematike in trgovskega računstva v Pragi. m Tako se je že v domači praški hiši naučil skrivnosti sc 15ZAL, fond 1., enota 53. 16Dahan, 2006, 267, 272, 274-275; Maixner, 1960, 26, 37, 65, 66, 103, 105. števil. Razmere na Kranjskem so bile praškim Gun-zom znane iz pripovedovanja Tobije Gruberja, brata ljubljanskih profesorjev Gabrijela in Antona, ki je bil Gunzom blizu po svojem praškem matematično-fizi-kalnem raziskovanju. Samuel Gunz je na ljubljanski akademiji začel pouk leta 1809/10 za devet slušateljev matematike v drugem letniku francoskih centralnih šol v Ljubljani. Ljubljanska francoska višja šola je imela v prvem letu obstoja okoli 300 študentov. Novinci so bili povprečno stari od osemnajst do devetnajst let, kar je bilo okoli leto več kot drugod po Evropi. Vzrok morda ni bil le v pomanjkljivem predznanju kranjskih fantov, temveč predvsem v neurejenosti nadaljevalnih šol v tistih prevratnih časih. Po pravilniku, ki gaje dne 1. 8. 1810 podpisal nekdanji kandidat za ljubljanskega profesorja matematike in nato direktor liceja v Zadru, generalni inšpektor javnega šolstva Rafael Zelli, bodoči zdravniki, kirurgi, farmacevti, bogoslovci in pravniki v Ljubljani niso poslušali matematike; inženirji in arhitekti so si matematična predavanja privoščili v drugem, tretjem ter zadnjem četrtem letniku. Leta 1810/11 je Gunz poučeval teoretično matematiko in praktično geometrijo pet študentom prvega letnika in osem slušateljem drugega letnika fakultete za inženirje in arhitekte. Govoril je v latinskem jeziku. Matematiko so leta 1811/12 poučevali v tretjem in četrtem letniku, kjer je pouk prevzel Kalister z uporabo dotedanjega habsburškega učbenika. Gunz je v petem letniku razlagal neobvezno matematiko le petim od sedemdesetih študentov; uporabljal je svoje lastne zapiske, bržkone tiste, ki jih je čez nekaj let objavil kot knjigo. Tako sta si Kalister in Gunz matematični pouk delila po starodavnem kopitu; Kalister je razlagal uvodna poglavja, Gunz pa uporabo višje matematike, ki pa ni bila več omejena le na astronomijo. Leta 1811/12 je Gunz inženirje in arhitekte popeljal v skrivnosti transcendentalne in "posebne" matematike. Devet (sic!) slušateljev matematike iz lanskoletnega drugega letnika je podučil o trigonometriji, uporabi algebre v geometriji, diferencialnem in integralnem računu. Gunz je svoje študente ocenil celo iz vedenja, kar se za sodobno univerzo seveda sliši nekoliko nenavadno. Vendar so bili tistikrat drugi časi in vzorno vedenje je bilo lahko celo plod političnih "pravilnih" prepričanj. Gunzovi dijaki bi naslednje leto 1812/13 lahko diplomirali, vendar je Gunz tedaj prenehal predavanja. Dne 13. 7. 1813 je imel izpite iz matematike, ki pa niso bili obvezni. Gunzovi študentje so si želeli študirati na Politehniki v Parizu; žal je Napoleonov polom v goreči Moskvi bržkone pokopal njihove upe na Elizejske poljane. Nove/stare habsburške tirnice so Gunzove dijaki raje usmerjale na Dunaj, čeprav so morali "puščati trebuh zunaj" zaradi navijanja cen v prestolnici ob bregovih Donave. Med Gunzovimi študenti so se izkazali Čop, Jovan Vesel Koseski in France Prešeren;17 tako Čopu kot Koses-kemu je Gunz kot dobrohoten učitelj pozneje pomagal do služb s priporočiloma na Dunaj. Leta 1815 je Gunz v Ljubljani objavil knjigo o vzporednih premicah po teorijah Švicarja Louisa Bertranda18 in Johannesa Schulza (* 1739) z omembo Schenkla. Bertrand je Eulerjeva odkritja priredil za trigonometrijo; s svojimi številnimi knjigami je vplival na Lacroixa, ob geometriji pa je opisoval tudi njeno zgodovino. Gunz je svoje delo na šestinšest-desetih straneh z dvema skicama takoj po Napoleonovem padcu decembra 1814 posvetil svojemu "dragemu prijatelju" ljubljanskemu predhodniku Jenku, tedaj profesorju matematike in tehnologije na Joanneumu v Gradcu. Uvod v knjigo je podpisal decembra 1814 takoj po prestopu v katoliško vero, ko je bil Napoleon po 4. 5. 1914 resda na Elbi, a bo po Evropi orožje še rožljalo po Napoleonovih stotih dneh med 20. 3. 1815 in Waterlooojem 18. 6. 1815. Knjigo je razdelil na čisto matematiko z osnovami teorije vzporednic19 in tehniško matematiko z opisom mestnih ur v stolpih.20 Narisal je dve strani polni slik: prvo z vzporednicami, drugo z žagastimi lomljenimi črtami. Urno je opozoril na težave teorije vzporednic,21 ki so nekaj let pozneje res pripeljale do neevklidske geometrije pri Rusu Lobačevskem in Madžaru Bolyaiju. V drugem dodatku je opisal Legendrovo teorijo,22 v tretjem Bertrandovo izpeljavo Legendrovih Elemens de Geometrie (1810)23 in v četrtem Schulzo-vo teorijo;24 Schulz je sicer objavljal tudi o temeljih infinitezimalnega računa. Na koncu je Gunz dodal še J. P. Neumannov opis sončnih ur v stolpih z opisom umetnin Josepha Geista in astronomskih ur na nihalo. Prvi nejezuitski ljubljanski profesor fizike, Neumann, je bil tisti čas profesor fizike v Gradcu, Gunz pa je bil z njim očitno v podobno tesnih stikih kot z Jenkom. Neumann je bil dejansko soavtor Gunzove knjige o vzporednicah, saj se je samostojno podpisal pod konec razprave s strani 59-66. Glede na obravnavo pravkar izdanih pariških raziskav je bila Gunzova knjiga zelo sodobna. Sklenil jo je z dvema tabelama; v vsako je narisal po šest enostavnih geometrijskih skic, na katere seje skliceval med tekstom. Gunzov prvenec je prišel v licejsko knjižnico z nakupom Zoisih knjižnih zakladov25 skupaj z Neumannovim latinskim učbenikom,26 kar kaže očitno povezavo med ljubljanskimi veljaki. Gunz je predaval latinsko po učbenikih Sylvestra Frangoisa Lacroixa (* 1765; f 1843) o infinitezimal-nem računu; zato je za potrebe svojega pouka v Ljubljani nabavil predvsem Lacroixova učbenika matematike. Obeh knjig ni ne v F. Wildovem ne v Zoisovem popisu; na Liceju so jih očitno nabavili pozneje. Prva izdaja Diferencialnega in integralnega računa Lacroixa je bila natisnjena leta 1797 v dveh delih. Postala je učbenik Ecole Politechnique, ki so ga uporabljale cele generacije. Druga izdaja je bila natisnjena leta 1806, ko je izšel tudi angleški prevod. Lacroix je med letoma 1788 in 1793 predaval na topničarski šoli v Besancionu, kjer je prijateljeval z Nodierjevim mentorjem Girodom de Chantransom. Lacroix je vpeljal izraz "analitična geometrija", v času Ilirskih provinc pa je predaval na Sorbonni. Leta 1799 je postal član Instituta; največ je dosegel v teoriji verjetnosti in matematični analizi; predvsem pa se je izkazal s številnimi uspešnimi učbeniki. Po Napoleonovem porazu je tujerodni Žid Gunz pričakoval težave v beli Ljubljani. V pomoč so mu na obnovljeni licej nastavili še profesorja matematike, A. Wolfa (Volf), namesto Kalistra. Dne 11. 9. 1814 se je Gunz dal prekrstiti za Leopolda v ljubljanski stolnici, "Šentklavžu". Brez krščanske vere se je počutil nekoliko odrinjenega v kranjski visoki družbi, zato se mu je prehod v katolištvo dozdeval nadvse obetaven, dal pa se je voditi tudi lastnemu verskemu nagibu. Prehod je dovolj natančno načrtoval kot pomemben družabni dogodek. Obred je vodil Jurij Miklavčič ob splošnem zanimanju vernikov od blizu in daleč. Gunzova botra sta bila profesor cerkvenega prava in zgodovine cerkve v Ljubljani Jurij (Georg) Dolinar (* 19. 4. 1764 Vovče v Poljanski dolini; f 21. 10. 1858 Ljubljana) in svetnik deželnega sodišča, Anton Gogala (* okoli 1789 Lesce pri Bledu; 1835 pl. Leesthal; f 9. 10. 1841 Trst). Okrajni komisar pri štajerskem gospostvu Hensberg, Gogala, se je prostovoljno kot stotnik 17 Dahan, 2006, 271. 18 Pomotoma naveden z imenom grofa Henrija Gatiena Betranda, generalnega guvernerja Ilirskih provinc od aprila 1811 do 1812 (Dahan, 2006, 272). 19 Gunz, 1815, 1-58. 20 Gunz, 1815, 59-60. 21 Gunz, 1815, 20. 22Gunz, 1815, 33. 23 Gunz, 1815, 47. 24 Gunz, 1815, 55-58. 25 Z, str. 144. 26 Compendiaria Physica. Graecii: Ferstl (NUK-8215). brambovcev bojeval proti Francozom; kljub temu je postal ljubljanski sodnik tribunala prve instance Ilirskih provinc. Gogalov starej{i polbrat, Jožef Balant (Walland, * 28. 1. 1763 Nova vas pri Radovljici; 8. 3. 1818 gori{ki {kof; 3. 8. 1830 gori{ki nad{kof; t 11. 5. 1834), je služil Francozom kot ravnatelj akademije v Ljubljani; bil je ena najvplivnej{ih cerkvenih oseb in gotovo pomemben jeziček na tehtnici Gunzove spreobrnitve. Gra{ki {tudent Dolinar je bil varovanec profesorja fizike Leopoda Biwalda, nekdanjega ljubljanskega profesorja; med letoma 1810 in 1813 je svetni profesor Dolinar v Ljubljani predaval rimsko pravo in Code Napoleon.27 Prekr{čeni Gunz je bil leta 1814 in 1815 provi-zorični profesor matematike na obnovljenem ljubljanskem liceju, nato pa je prevzel katedro za stalno. Leta 1819 je zapustil belo Ljubljano in postal profesor višje matematike na liceju v Linzu. Njegov novi lin{ki položaj ni bil višji od ljubljanskega, čeprav je bil sam kraj pomembnejši. Odhod Gunza je moral biti dovolj nepričakovan za ljubljanske šolske oblasti, ki so ga dolgo časa lahko nadomeščale le s Kersnikom. 5 KERSNIK IN ZOISOV MODEL VAKUUMSKEGA PLAVŽA Janez Krstnik Kersnik (* 26. 3. 1783 Moste pri Žirovnici na Gorenjskem; t 24. 6. 1850 Ljubljana) se je na ljubljanskih višjih študijih najprej izkazal s predavanji fizike. Premožni oče ga je vzredil z dohodki kmetije, mlina in žage, Slovencem pa je slavo zapel predvsem vnuk Janeza Kersnika, pisatelj Janko Kersnik. Kersnik je dobro obvladal francoščino, kar je bila tisti čas velika prednost za profesorja v Ilirskih provincah. Leta 1809/10 je predaval v francoščini na Centralnih šolah v Ljubljani, leta 1811 pa je popisal eksperimentalne naprave v kemijskem in fizikalnem kabinetu Centralnih šol v francoskem jeziku; pri tem je zagrešil nekaj manjših pravopisnih napak. Popis kaže, daje Kersnik svojim dijakom v resnici imel kaj pokazati, saj mu ni manjkalo niti najnovejših učnih pripomočkov. Kersnik je kot prvo napravo v kemijskem kabinetu naštel navpično pnevmatsko napravo oziroma vakuumsko črpalko, kot drugo pa Ž. Zoisov izum plavža (jeklarne) s puhalnikom in pripadajočimi premičnimi oporami.28 Videti je, kot da bi Zois svojo domislico, utemeljeno na tedanjem razvoju vakuumskega parnega stroja, odstopil ljubljanski šoli za Kersnikovo demonstracijo tehniško nadarjenim dijakom. 27 Glonar, 1925, 142. 2sValenčič, Faninger, Gspan-Prašelj, 1991, 832. Kersnik je imel še dva meha s tablo in svetilkami, dva termometra s kovinskimi merili, tehtnico z utežmi iz medi, manjšo in večjo tehtnico, baterijo z voltno celico, dva aerometra, veliki meh z dolgo bakreno cevjo, bakreno pnevmatsko kad (za vakuumske poskuse) in srebrno svetilko z vsemi potrebščinami. V oddelku za hidrostatiko je vestni Kersnik hranil dve cevki, povezani s tretjo (vezne posode), votel valj iz stekla in medi. Ob njih je spravil deloma uokvirjen prisekan stožec, podolgovato pozlačeno veliko vazo, dunajske prostorninske mere iz medi, dvojni vodomet, kubični palec kot votlo mero, zbirko vseh enostavnih hidrostatičnih naprav, več steklenih zvoncev. Za vakuumske poskuse je zbral stekleno votlo kroglo za odpiranje, magdeburški polkrogli za dokaz vakuuma, votlo bakreno kroglo na odpiranje, tri zelo majhne ventile, tri valje iz medi s sesalko in črpalko, Heronov vodomet z vrtljivim curkom, pnevmatsko napravo (vakuumsko črpalko, podobno tisti popisani na prvem mestu), barometer, presihajoči vodomet, dvojni vodomet in kartezijanski plavač, ki ga je B. F. Erberg nabavil že za ljubljanske jezuite leta 1755. Kersnik je zelo izboljšal svojo zbirko leta 1811, ko je nabavil prenosno Voltovo cink-zlato baterijo, optično opazovalnico lebdenja peres, higrometer s termometrom in pnevmatski vžigalnik. Zgodaj istega leta je glavni guverner Ilirskih provinc, vojvoda in Slika 3: Kersnikov portret (darilo Kersnikovega prapravnuka) dubrovniški maršal Auguste-Frederic-Louis Viesse de Marmont (* 1774; f 1852), ob svojem odhodu iz Ljubljane podaril Kersnikovemu kabinetu ljubljanskih Centralnih šol svoj obsežen laboratorij z natančno analitično tehtnico, Voltovo baterijo pri napetosti 100 V (morda tisto, ki jo je popisal Kersnik), galvansko baterijo s stotimi elementi baker-cink, destilacijski aparat, gazometer, audiometer, peč za žarenje, plinske grelce za visoke temperature, devetinštirideset retort, dvanajst Woulfejevih steklenic, devetnajst lijakov, dve muflovki, štirinajst posod, termometre, aerometre, steklene, kovinske in porcelanaste cevi, več sto bučk, dvesto kozarcev, porcelanske lončke za žarenje, železna in lesena stojala, pincete in žlice.29 Marmont se je očitno veliko naučil od svojega zasebnega učitelja kemije, Zellija; gotovo je rad zamešal kakšen zvarek kar doma. Marmont je dne 16. 11. 1809 prispel v Ljubljano kot generalni guverner Ilirskih provinc, v začetku leta 1811 pa se je vrnil v Pariz.30 6 ZNANOST ZUNAJ SREDIŠČA ILIRSKIH PROVINC: NOVO MESTO, GORICA, TRST, KOPER, ZADAR Bolj kot učbenik dobrohotnega, a manj učenega Kersnika se je vpliv matematika Gunza razširil čez vso Kranjsko; matematični učbenik njegovega očeta Simona Gunza (* 1743; f 11. 1. 1824) je postal temelj pouka celo v Novem mestu, kjer se Francozi niso povsem odrekli frančiškanski pomoči. Novomeški frančiškani so svoje gojence, med njimi Vodnika, učili v dveh filozofskih letnikih. Po prekinitvi med jože-finskimi reformami so vse do marčne revolucije (1848) svoje dijake znova poučevali v dveh filozofskih letnikih; laikov vanje niso hoteli sprejemati, ker meščani niso hoteli prispevati del stroškov.31 Ob jezuitskih delih so novomeški frančiškani uporabljali tudi avguštinska, med njimi predvsem knjigo sina bavarskega čevljarja Maximusa von Imhofa (* 1758: f 1817), ki je med letoma 1786 in 1791 poučeval matematiko in filozofijo v münchenski samostanski šoli. Leta 1790 je postal član in deset let pozneje direktor fizikalnega razreda münchenske akademije, leta 1790 pa profesor fizike in matematike na liceju volilnega kneza. Dve desetletji je vodil postavitve strelovodov na Bavarskem in o njih priobčil več knjig. Maximus Imhof (* 1758; avguštinec; f 1817) je bil redni profesor fizike, matematike in ekonomije na münchenskem liceju, kot je navedel v latinskem Slika 4: Hvalnica Kersnikovih študentov (darilo Janeza Sum-rade) učbeniku Institutiones physicae (1797). Navedel je Boylove in Hauksbeejeve vakuumske poskuse32 upoštevajoč tako privlačno silo kot odboj.33 Podrobno je poročal o Lavoisierjevem in Crawfordovem sporu teorije gorenja proti flogistonu z odkritjem fosforja vred;34 prav tako pa o sporu glede elektrike Nolleta in Symmerja proti Franklinu.35 Kljub omembam Franklina, Gravesanda in Musschenbroeka pa se je kot hudič križa izogibal vsaki omembi Boškovica. Seveda mimo novomeških frančiškanov niso šle niti flogistonske Stahlove ideje, ki so prevladovale vse do Lavoisierjevih dni; zato so Novomeščani kupili vsaj štiri Stahlove knjige in tri med njimi shranili v omari z medicinskimi deli. Izumitelj teorije flogistona, Georg Ernest Stahl iz Jene, se je izkazal kot kemik, zdravnik in univerzitetni profesor v Halleju, dokler ni postal dvorni zdravnik in svetnik pruskega kralja; Stahlove knjige je s pridom bral tudi Zois. 29Zelli, 1811; Jozelj, 1992, 43. 30Boudon, 2006, 226, 231. 31 Vrhovec, 1891, 269. 32 Imhof, 1797, 24, 174. 33 Imhof, 1797, 36. 34 Imhof, 1797, 108, 158-159, 168. 35 Imhof, 1797, 264. Preglednica 1: Knjige o vakuumskih in drugih sodobnih tehnikah novomeških frančiškanov36 od kartezijanskih učbenikov do prvih slovenskih del Pisec Naslov, kraj: izdajatelj Leto, jezik Wolff, Christian Mathematischen Wissenschaften. Frankfurt: Renger 1701 N Wolff, Christian Wirkungen der Natur = Physica. Halle: Renger 1746 N Descartes Physica et metaphysica. Amstelodami: Blaeu 1704 N Tarvisini (Giacomo Placentini, * 1672; t 1762) De barometro dissertationes duae Jacobi Placentini d. Tarvisini: quarum prima continent examen hypothesis D.G. Christoph: Schelhameri, altera interpretatione Leibintian(a)e: adiectis aliis circa motus barometri coniecturis. Patavii: Conzatti. 1711 L Moret, Theodore Tractatus physico-mathematicus de aestu maris. Viennae: Voigt 1719 L Breckerfeld, Franc De horologia solaria et fixa. Graecii: Widmanstad 1726 L Stahl, Georg Ernst Experimenta, observationes, aniniadversiones... chymicae et physicae. Berolini: Hande 1731 L Stahl, Georg Ernst Opusculum chymico physicum. Halle 1715 L Stahl, Georg Ernst Collegium practicum. Nürnberg 1729 L Stahl, Georg Ernst Collegium practicum. Leipzig (nemški prevod: Storch, Johann alias Pelargus, Hudericus) 1745 N Lechner, Johan Baptist De arte Arithmeticae (Facilima artis arithmeticae methodus: das ist: Sehr leichter Unterricht und Lehr-Art der höchst-nothwendigen und nutzbarsten Rechen-Kunst). Augsburg: Wolff 1733 L Hoffmann, Friderich Dissertationes physico-medico-chymica. Venetiis: Balleon (FSNM; FSLJ l. 1737). 1737, 1738, 1732? Lanzoni, Joseph (* 1663; t 1738) Opera omnia medico-physica et philologica. Lausane: Bosquet 1738 Keill, John Physica et astronomia Vol 1. Mediolani: Aonelli (NUK-7919 ima izdajo Institutones astronomiques iz leta 1746) 1742 L Hederich, Benjamin (1675; t 1748) Mathematische Wissenschaften (M. Benjamin Hederichs rect. Schol. Hayn. Anleitung zu den fürnehmsten Mathematische Wissenschaften: benanntlich der Arithmetica, Geometrie, Architectura militari, Architectura civili, der Astronomie und Gnomonica, so fern solche einem politen Menschen, insonferheit aber denen, so die Studia zu prosequiren Gedencken, nützlich und nöthig. Wittenberg: Samuel Gottfried Zimmerman. 1744 N Musschenbroek Elementa physicae. Vol 1. Venetiis: Recurti 1745 L Brixianus, Fortunatus OFM Philosophia... Mechanica III. Vol 3. Brixiae: Rizzardi 1745-1747 L Brixianus, Fortunatus Philosophia... Mechanica II dela. Vol 1. Brixiae: Rizzardi 1751-1752 L Redlhamer, Joseph SJ Physica generalis. Viennae: Trattner 1754 Abhandlungen med.-chym.-chir.-anatomica-botanica. Kays. Natur. Akadem. Nürnberg. Nürnberg (Kaiserlich-Leopoldinisch-Carolinische Deutsche Akademie der Naturforscher) 1757-1762 Desing, Anselm Replica Pri Clarissimo viro Abrahamo Gotthelff Kaestnero Matth. P.P.E. Acadd. Regg. Sc. Suec. & Pruss. Institut. Bonon. Sac. Reg. Sc. Gott. Membro, Super Methodo Wolffiana scientifica aut mathematica. Augustae: Gastl 1754 L Biwald, Leopold SJ De Studii physici natura vol. 1. Graecii: Widmanstad 1767 L Biwald, Leopold Institutiones physicae. Vol. 1. Graecii: Lechner 1774 L Weibl, Castul OFM Physica generalis. II. Vol. 1. Rokopis 1772 L Weibl, Castul OFM Physica particularis. II. Vol. 1. Rokopis 1772? L Zallinger, Joann Batista (* 1735; SJ; t 1813) De viribus materiae Dissertatio physica. Graecii: Widmanstad. ... 1771. propugnaret Jos. Liber baron de Sternbach. Oeniponti. 17?? L Horvath Physica generalis et particularis. Augustae: Rieger 1775 L Ambschell, Anton Dissertatio de mundo in genere. Labaci 1780L Arithmetica et geometria. Vindobonae; Trattner 1780L (Chappe, Claude) Beschreibung des Telegraphen. Wien 1795 Imhof, Maximus Institutiones physicae. Monachii: Lentner 1798 L Neumann, Johan Philip Compendiaria Physica. Graecii: Ferstl (Zoisov izvod NUK-8215) 1808 N 36 Pravilni naslovi so v oklepajih. VAKUUMIST 29/1-2 (2009) 7 KAPUCINI IN FRANČIŠKANI V FRANCOSKI LJUBLJANI IN GORICI Kapucinom Napoleonova oblast ni bila pisana na kožo. Francozi so ljubljansko kapucinsko postojanko razpustili (1809), baje zaradi zamere Marmontove soproge, ki naj bi ji grobo zagodel kapucin z ognjevito pridigo; v govorniškem žaru je njegov ne povsem kristalno čist robec ponevedoma priletel na nedrje lepo nadišavljene gospe Marmont, ki se ji je izvil zgrožen vzklik poln gnusa do dežele divjakov, tako daleč od pariške olikanosti. Leta 1817 so samostan porušili skupaj s cerkvijo; o nadaljnji usodi inkrimi-niranega robca pa poročila, kljub natančnim preiskavam, zaenkrat ne povedo nič določenega. Okoli 200 knjig iz ljubljanske kapucinske knjižnice je prešlo k škofjeloškim kapucinom. Najpomembnejši slovenski kapucin Napoleonove dobe Ambrozij Redeskini (Valentin Redeschini De Haidovio, Radeschini, * 21. 7. 1746 Ajdovščina; OFMCap 1765; f 4. 2. 1810 Gorica) je zadnje dni dočakal v "ilirski" Gorici; vakuum je opisoval po vzoru na Boškovica. Ne glede na omenjeni robček je dne 6. 1. 1811 francoska vojska maršala Marmonta izselila goriške frančiškane iz mestnega samostana sv. Antona Pado-vanskega na bližnjo Kostanjevico; tam so od leta 1821 razvijali gimnazijo z modroslovnim učiliščem vred za pouk bogoslovja, matematike, fizike, filozofije, zgodovine in latinščine, ki je uspešno delovalo tudi med Cauchyjevim dvoletnim raziskovanjem optike, etra in vakuuma v Gorici. Začeli so skromno, z dvema učiteljema in dvema dijakoma. Prvi lektor je predaval verstvo, matematiko in fiziko; kostanjeviška spričevala so imela javno veljavo in so diplomantom omogočala poučevanje na gimnazijah, med drugim na obeh, ki so ju frančiškani vodili v Novem mestu in Kostanjevici; kostanjeviško gimnazijo so pozneje prestavili v Kamnik. 8 ZOISOV VAKUUM V FRANCOSKEM PRIMEŽU Žiga Zois (* 23. 1. 1747 Trst; f 10. 11. 1819 Ljubljana) je po laičnem študiju v Seminario-Collegio nadaljeval pri duhovnem semenišču Reggio Emilia (oktober 1761-1765) za laične neplemiške gojence. Zavod so ustanovili 1. 11. 1750 in ukinili 1790, vendar je pozneje deloval pod drugimi imeni.37 Leta 1763/64 in 1764/65 se je Žiga učil tudi računstva, arhitekture, risanja in osnovnih eksperimentalnih vakuumskih tehnik. V Reggio Emilia so imeli od leta 1618 jezuitske šole, od leta 1752 pa je tam dvajset let delovala univerza,38 kjer je fiziko in matematiko predaval duhovnik Lazzaro Spallanzani (* 12. 1. 1729 Scandiano pri Modeni; f 11.2. 1799 Pavia), potem ko gaje sestrična Laura Bassi (* 1711; f 1782) med študijem na bolonjski univerzi usmerila v prirodo-slovje. Spallanzani je nasprotoval spontani generaciji s pregrevanjem mikroorganizmov; dopisoval si je s švicarskim biologom Charlesom Bonnetijem, katerega knjigo je imel Zois, na Zoisovem kolegiju pa je predaval grščino in francoščino, ki so seje učili Žigovi bratje;39 Žiga se grščine ni učil, morda pa je pri Spallanzaniju poslušal francoščino, čeprav o plačilu zanjo ni arhivskih podatkov. Leta 1769 je Spallanzani prevzel katedro v Pavii,40 leta 1785 pa je zbiral naravoslovne najdbe ob Mediteranu in celo v Turčiji. Spallanzani je že napol slepemu Scopoliju anonimno podtaknil artefakt iz kokošjega tkiva, češ da gre za še neodkrito glisto; ostareli Scopoli ni opazil potegavščine in je "odkritje" objavil v knjigi. Spallanzani je v letu Scopolijeve smrti pod psevdonimom Francesco Lombardini objavil pismo Scopoliju s kritiko Volte. Pozneje je Spallanzani bržkone podpiral Galva-nijevo teorijo živalske elektrike v sporu z Volto,41 kar verjetno pomeni, da skupaj z Galvanijem ali Zoisom ni podpiral francoskih revolucionarjev. Zois ni imel Spallanzanijevih del, naravoslovne miselnosti pa se je navzel tudi pri materinem stricu, ljubljanskem zdravniku Janezu Krstniku Polliniju,42 tako da je zagovarjal neptunistično teorijo proti J. E. Fichtelu (* 1732 Sibinj na Sedmograškem; f 1791) in drugim vulkanistom tudi z dokazi s Triglavskega pogorja, ki sta mu jih priskrbela Vodnik in F. Hohenwarth po triglavskih odpravah avgusta in septembra 1795. Vodnik, tisti čas župnijski upravitelj v bohinjskem Koprivniku, je avgusta opazoval sklade na vrhovih Triglava skozi daljnogled in občutke opisal v pesmi Vršac, septembra pa je spremljal Zoisove rudarje pri nabiranju fosilnih usedlin pod samim vrhom.43 Zois je pri svojem omizju gostil naravoslovce Hladnika, Hacqueta in Šemerla.44 Zois si je veliko mladostno popotovanje, bržkone zaradi očetovih potreb po pomoči, privoščil šele razmeroma pozno od zgodnjega leta 1779 do pomladi 1780, tudi v Švico, Francijo in valonski del habsburške Nizozemske v približni mejah sodobne Belgije, 37 Kacin, 2001, 50, 62. 38 Kacin, 2001, 45. 39 Kacin, 2001, 47, 62, 78. 40 Agnes, 2006, 8, 54. 41 Polvani, 1942, 152, 174, 420; Jozelj, 1992, 40-41; Markovic, 1969, 639, 756; Šumrada, 2001, 66; Soban, 2004, 48. 42 Faganel, 1999, 8, 12. 43 Faninger, 1994/95, 562; Faninger, 1988, 7-8. 44Faganel, 1999, 13. M. D C C, L XIX. Slika 5: Lalandova naslovnica (Lalande, 1769, 8: 292). kjer se je {e poznal dobrohoten vpliv pokojnega opol-nomo~enega ministra, Ljubljan~ana grofa Kobencla. Zoisovo vrnitev je izsilil protin, ki mu je v ve~nem Rimu pokazal zobe. Leta 1782 se je Zois ve~ tednov brez uspeha zdravil v belgijskem zdravili{~u Spa.45 Tako se je ljubljanski baron dodobra navzel navdu-{enja nad francoskim prirodoslovjem in znanja francoskega jezika {e preden mu je zahrbtni protin zagrenil veselje do vsega zunaj doma~e hi{e; ljubljanska licejska knjižnica je prav od Zoisovih dedi~ev kupila ve~ino svoje francosko pisane matematike, fizike in kemije, tiskane v prvih dveh desetletjih revolucionarnega Pariza. Zois je med drugim nabavljal tudi odlo~no svobodomiselne prirodoslovce, kot sta bila Lalande in matematik De la Metrie, imenjak bolj razvpitega starej{ega filozofa materialista. 9 ZOISOVA VAKUUMSKA ZNANOST Zoisova knjižnica s 4000 zvezki je bila na voljo {ir{emu krogu slovenskih razsvetljenskih piscev; njene primerke v NUK-u ali NM-ju prepoznamo po zna~ilnih marmoriranih notranjih platnicah s prevladujoč rde~o barvo, rjavi usnjeni vezavi in zlatim imenom pisca nad naslovom in rožami na hrbtu platnic, ~eprav nimajo lastni{kih vpisov; Zois jih je Fiidal. VovAđir E* Гтлепг, Kome, doii Јолпег Ja cfaduflion cn Fra« fois, 111 , La falle de Tksire k Fadaue ifT-, iq]Lc ; on y arrive par de beaux eica&en de.pieme, fa forme dl ccile d'iw qVjl qui s^argit un Fcu vt-ft in ЗДгЈпОД. eJlea ćirq rangs de гу loges chact« odi fcmioEt beaucfeip micux Ii clles J faifoiem pas fcilUe ks unes fur lee*«!« IJ y fl dans le parterre zjo fleets qui f, \ ferment 4 e^dcnai, & |fS loges fe f£r. meat ivee des vol ei s; ks dćeoraiic« Ion i do Jean Glcu-ra, La falle eft ptf. ft'dće par uлt chimbrc (te Rtioito к, Clpcce de fa lion de јечЈ il y a da*t b Ville epčr* & cfWdic pendant I M-ver, ЉрепЈаиг Ш općra feulemerf; if eft trti Wqaterf pen (fa m la fare ep fe lien f vers ie milieu de Juto pour Ц «ce de jS, Antoine , & qui dure irois k-main es dfoaq ташеге tris-brillijire. On ne peutgueres parier de njafiquei radoue.lans cifer le cule brc- Joftpb iat::-nr.fjui eft rfepuis Long-тетр? Je premier vlo-hn dePEuropej lä modeflie, fa таги«, fa pitrć, le rendent a^iTt eflrmabieque fes intens r on Гарре1 le en Ira lie il Afef/Tr* dtlle ћацШ^ fW po4r le viofftn, loll foyr ia compodtion. M. Pagln qei -i Cu, XTTv. Unh>trfit£ tIt Padout. 29$ bril'L' ^ I'aris > &oit alii a Padoue eitpris -our fe lormer a vet lui; il n donnć un des principe» Hi de» regies de ia .^djtipofiiLon , oil il y a d'cxcellentes Stcfe}, & tin fyfteme ingenicux que je:ir;-Jacques КоиЛеди dans fin Dic-.[foiirtaii'i: Je mulique eleve beau coup an-jeflus de ceSui de fa bafli; fond a menile, & de la g^nćnribn tiarmoniqwe de Rimeau. Tirtini eft nć en 16$2 i Piran0 er fflhe Ton pere l'ayam enfermd a ejufe ДЧ.i::- inclinaiion qui he convenoit pas J fa Tamil!?, il i-'amufuit ž jouer des iiflrtiinens pour chafmer /ennui de fa jjjprivhe; il re con nut ainfi par hafard le »lent St la facility (ju'il avoit pout Ü mLfique: cc fuc i Aftife & i Ancftce qliM ехе^л enfuiie fes ulcus; & depuis 173? iL eft a [facht-i l'EgDTe dePadoue. Peffonne nJa mis plus d'efprir Si de feu dans fes compofi[ions que Tartini J il m'a raconri un rrair qui prouvc bien Ä |и1 point fon imagination ćroit em-,B«fi5e par le gtnie de la Compofiilon, fl rivoit une nuit, en 171J , qu'i! ivoit filit ил pi^e t que fe diable itolt 1 foil fervicej tout iui reulJiiToit i fouhait, fes voiont^s Solent cau jours prt venue», N jlj Slika 6: Lalandovo poglavje o obisku pri Pirančanu Tartiniju, ki gaje prebiral tudi Zois v svoji zbirki (Lalande, 1769, 8: 292). 5Valen~i~, Faninger, Gspan-Prašelj, 1991, 832. verjetno že ob nakupu namenil preprodaji. Imena Zosovih knjižničarjev niso znana. Prodajni katalog je sestavil Henrik Viljem Korn (* 1755 Maastricht na Nizozemskem), končan 4. 8. 1821 z 4109 zvezki. Korn se je po prenehanju verskih prepovedi v Ljubljano naselil kot eden prvih protestantov, leta 1788 pa je v Ljubljani postal že samostojen knjigarnar. Dne 31. 12. 1790 in 7. 1. 1793 je Korn pisal Zoisu z Dunaja.46 Licejka ni kupila vseh Zoisovih knjig, saj je nekatere že imela, nečak Karl Zois pa je iz zapuščine ponudil predvsem tehniška in prirodoslovna dela. 9. 4. 1824 je vlada plačala 7000 gld, knjige pa so prišle v licejko od 24. 6. 1824 do 1. 8. 1824.47 Lavoisierjeve novosti so na Zoisa vplivale preko gospe Fulhame, žene dr. Thomasa Fulhama. V visoki angleški družbi je bila v stikih z najpomembnejšimi znanstveniki svoje dobe, predvsem z Josephom Priestleyjem. Njena razmišljanja o flogistonu so bila zelo zanimiva za Lavoisierja v Parizu. Žal je Lavoisier izgubil glavo nekaj mesecev pred izidom Elizabetine knjige, ki bi ga gotovo navdušila z zametki poznejšega odkritja katalize. Dr. A. G. L. Lentin, učitelj na univerzi Georga Avgusta in član rudarske družbe, je prispeval svojo knjigo o kovinah za licejsko knjižnico, prav tako pa je prevedel Fulhamino delo in se v predgovoru novembra 1797 še posebej opravičil zaradi povsem spremenjenega prevedenega naslova, v katerem ni bil več omenjen flogiston.48 Fulhamova je svoj uvod podpisala novembra 1794, potem ko je oktobra 1793 kemijsko raziskovanje krenilo v povsem drugo smer.49 Svoja izvajanja je ločila na nastajanje kovin,50 redukcijo kovin s fosforjem, vodikom in svetlobo ter oksidacijo kovin, še posebej ob prisotnosti vodika.51 Zois je nabavil tudi Bertholletovo delo iz leta 1803 Essai de statique chimique. Paris: Didot (NUK-8583) v dveh delih, čeprav dela v Kopitarjevem in prodajnem katalogu ni. Vezal jo je, kot po navadi, v rjavo usnje z marmoriranimi rdeče-zelenimi notranjimi platnicami. Začel je z razlago kohezijske sile, ne da bi omenil Boškovica,52 posebno poglavje pa je posvetil kaloriku.53 Zadnjo, šesto sekcijo prvega zvezka je posvetil delovanju atmosfere,54 nato pa se je v drugem zvezku lotil kemijskega delovanja različnih substanc. Zadnjo, peto sekcijo drugega zvezka je posvetil rastlinam in živalim. 46 Faganel, 1999, 36, 40, 44, 99. 47 Kidrič, 1939, 9. 48 Fulhame, 1798, XIV. 49 Fulhame, 1798, IX. 50Fulhame, 1798, 17. 51 Fulhame, 1798, 164, 206, 233, 237. 52Berthollet 1803, 23. 53 Berthollet 1803, 139. 54Berthollet 1803, 470. 55 Lacoste, 1809, 24, 39, 47, 48, 155. Lacoste je bil profesor naravoslovja na Centralnih šolah okraja Puy-de Dome, znamenitega po baro-metričnih poskusih Pascalovega svaka. Tudi njegovo delo iz leta 1803, Observations sur les Volcans de l'Avergne suivies de notes sur divers objects, Recueilles dans une course mineralogique faite l'annee derniere an 10 (1802). Clermont: Ferand Granuier & Froin, je Zois vezal v rjavo usnje s cvetlicami na hrbtu in marmoriranimi rdeče-modrimi notranjimi platnicami, polnimi rož. Opisal je tudi raziskovanje sicilskih vulkanov "neumrljivega" Dolomieuja, Haüyja in velikega mineraloga Fujasa de Saint-Fonda.55 Johan Heinrich Voigt (* 27. 6. 1751 Gotha; f 6. 9. 1823 Jena) je leta 1774 začel poučevati gimnazijce v Gothi, kjer je izdajal astronomski del dvornega koledarja. Leta 1789 je doktoriral iz filozofije na univerzi v Jeni in tam prevzel katedro za matematiko, čez trinajst let pa še za fiziko. V letih od 1786 do 1799 je prevzel urejevanje Magazin für das Neueste aus der Physik und Naturgeschichte, ki ga je utemeljil njen prvi urednik Ludwig Christian Lichtenberg (* 1742; f 1799). Voigt je izdal letnike 6 do 12 s številnimi Hacquetovimi razpravami. Od leta 1797 do 1806 je v Jeni izdal dvanajst letnikov podobne revije z rahlo spremenjenim naslovom Magazin für das Neueste Zustand der Naturkunde, v kateri Hacquet ni več objavljal. Voigt je pisal razprave o matematiki, ognju, zraku, elektriki, magnetizmu, optiki, kometih in zgodovini koledarja. Lorenz Florenz Friedrich von Crell (* 1744 Helmstedt (Helmstädt) na spodnjem Saškem; f 1816 Göttingen) je postal leta 1773 profesor filozofije in medicine na univerzi Helmstedt, po njeni ukinitvi pa je leta 1810 prevzel katedro za kemijo v Göttingenu. Izdal je šest letnikov prve nemške kemijske revije Chemischen Journal für die Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrtheit, Haushaltungskunst und Manufa-cturen v mestu Lemgo od leta 1778 do 1781 pri založniku Mayerju. Revijo je nadaljeval kot Neuesten Entdeckungen der Chemie v Leipzigu od leta 1781 do 1784, ko je izdal letnike 1-12 pri založniku Wey-gandshu. V obeh revijah je objavljal tudi Hacquetova dela, tudi v dodatkih (Beytrage) k zadnji. Crell je leta 1783 izdal dva letnika Chemiches Archiv, ki gaje od leta 1784 do 1791 nadaljeval z letniki 1-8 Neues Chemiches Archiv. Od leta 1784 do 1803 je izdal 40 Preglednica 2: Zoisova fizika vakuuma in elektrike Pisec Leto Naslov (s prodajnimi cenami) Kraj Katalog Kirwan 1796-1799 Physic.-Chemie Berichte Zo, katalogi na listih. Dodatni popis Fulhame 1798 Versuche über die Wiederherstellung Göttnigen Jars, Gabriel 1774 Voyage metallurgique. fig. 4. (1:30). = Voyages metallurgiques, ou recherches et observations sur les mines et forges de fer. la fabrication de l'acier, celle du fer-blanc, et sur plusieurs mines de charbon de terre, faites depuis l'annee 1757 jusques et compris 1769, en Allemagne, Suede, Norwege, Angleterre et Ecosse. Suivies d'un memoire sur la circulation de l'air dans les mines, (etc.) (NUK- 11139) Lyon: Reynault Z, stran 23 Jars, Gabriel 1777-1785 Metallorum in Kern = Metallurgische Reise zur Untersuchung der vornehmsten Eisen- Stahl- Blech- und Steinkohlen- Werke in Deutschland, von Jahr 1757 bis 1769. Aus dem französischen übersetzt und mit Anmerkungen beyleitet von Carl Abr. Gerhard. 4 Bände (NUK- 11180. 8°) Berlin: Himburg Zo, katalogi na listih. Dodatni popis Lull 1663 Chemie Zo, katalogi v debeli knjigi, str. 51 Walley 1760 Chym Physik. (0:30). Bržkone: Steinbergen, Christian Friedrich Sendimir von; Fehr, P. (ilustrator). 1760. Chymischen Monden-Schein... Franckfurt/Leipzig: Fleischer (NUK-8695) Stockholm NUK, MS 667, stran 9 Zannichelli, Gian Girolamo (Joanne Hieronymo, * 1662; t 1729) 1713 Dissertatio Phys. Chim de Chal. De Ferro. (0:20). = De ferro ejusque nivis praeparatione: dissertatio physico-chimica, in qua varia de ipso metallo explicantur. Venetiis: Andrea Poleti (NUK-11126) Dunaj NUK, MS 667, stran 9 Boškovic 1749 Dissertatione sopro la turbine (NM-4069) Rim Zo, knjižni katalog na listih Boškovic, Rudjer 1763 Philosophia Naturalis (NUK-8179; NUK-8180). Venetii Zo popis na listih Dufieu, Jean Ferapie (* 1737; t 1769) 1760 Manuel de Physique (, ou, Maniere courte et facile d'expliquer les phenomenes de la nature). (0:45). (NUK-8387) druga izdaja: prva izdaja leta 1758 v Parizu. Lyon: Regnault Z, stran 17 Nollet, J.A. 1760 Lettres sur l'elettricite. (2 vol, 30 ft). (NUK-8419) Paris Z, stran 17 Nollet, J.A. 1753-1764 Lemons de physique experimentalle (6 vol, 2.26 ft). (NUK-8259) Z, stran 17 Nollet, J.A. 1770 L'art de experience. Paris (3 vol, 1.16 ft). (NUK-8260) Paris Z, stran 17 Nollet 1746 Essai sur l'electricite des corps (0:20). (NUK-8262) Z, stran 144 Nollet 1749 Recherches sur les causes particulaires des phenomenes electriques (0:24). (NUK-8261) Z, stran 144 Franklin, Benjamin 1773 Oeuvres de Benjamin Franklin... traduites ... Barbieu Duborg... (2 vol, 2:00) (NUK-8473) Z, stran 17 De la Fond, Sigaud (* 1730; t 1810) 1775 Description et usage d'un cabinet du physique. (0.30). (NUK-8216) Paris Z, stran 18 Priestley, J. 1771-1780 Historie Electrit. (2 vol, 1 ft 30). (NUK-8167) Paris Z, stran 18; Zo, katalog v debeli knjigi, stran 85 Izarn, Joseph 1805 Lecons experimentelle de physique et chemie experimentalle (NUK-8348) Paris Z, stran 24 Priestley, Joseph 1775-1780 Experiences et observations sur differentes especes d'air. (3:00). (NUK-8443) Paris Z, stran 24 Lindenau, Bernhard August 1809 Tables barometriques. (1:00). (NUK-4248). Gotha Z, stran 25 Cavallo, Tiberius 1781 A Treatise on the nature and properties of air and permanently elastic fluids. (3:30). Nemški prevod 1783, dopolnjeni angleški ponatis 1784 London Z, stran 45 Cavallo, Tiberius 1782 A complete Treatise on electricity. (50 kr) (Zois-NUK-8224). Prevod: 1783. Vollständige Abhandlung der theoretischen und praktischen Lehre der Elektricitat... Leipzig: Wiedmann (Zois-NUK-8219) London Z, stran 45; Zo, popis na listih, št. 5 Cavallo, Tiberius 1783 Vollständige Abhandlung der theoretischen und praktischen Lehre der Elektricitat. (NUK-8219) Zo, popis na listih št. 13 Cavallo, Tiberius 1785 The history and practice of aerostation. (0:40) (NUK-8478) London Z, stran 45 Watson, Richard (* 1737; t 1816) 1782 Chemical essays. Second Edition, 1-5. (3:30). London Z, stran 45 Kirwan, Richard (* 1733; t 1812) 1787 An essay on phlogiston, and the constitution of acids. (0:20). (NUK-4907); Kirwan. 1783. Versuche und Beobachtungen über die specifiche Schwere und anziehung Kraft verschiedene Salzarten; und über die wahre neuentdeckte Natur des Phlogiston's. Aus dem Englischen übersetzt und mit einen Vorreide Verfasern von D. L. Crell. Etc. Berlin und Stetlin: Friedrich Nicolai (Zois; NUK-8428). London: Elmsly NUK, MS 667, stran 45 Nicholson 1790 The First Principle of Chemistry. (0:20). London Z, stran 45 Hill, John (* 1714?; t 1775) 1780 A review or the works of the Royal Society of London (1:00) 2. Izdaja 265+3 strani 28 cm 4o (NUK-8470) London Z, stran 45 Ambschell 1782 (= 1791-1793) Anfangsgrunde (3:00) (NUK-21382; NUK-8439) Z, stran 47 Liebes, Antoine (* 1752; t 1832) 1804 Anfangsgrunde der Physik Ubersett und mit Anmerkungen hrsg. Von J.F. Droysen. 2 Bande. (2 :50). (NUK-8503). Original. Liebes. 1801. Traite elementaire de physique. Paris: Deterville Jena; Johann Michael Mauke Z, stran 47 Haüy, Rene Just (* 1743; f 1822) 1804 Gründlehre der Physik. 2 Bande. 8o. (1:45) prevod iz francoščine. Wien (NUK-8504). V NUKu tudi francoski original: Haüy. 1806. Trait'e elementaire de physique (NUK-22077) in Haüy. 1809. Tableau comparatif des resultats de la cristalographie et de la analyse chumique. Paris: Courciuer (NUK-9086) Dunaj/ Weimar landesIndustrie-Comptoirs Z, stran 47 De Luc, Jean Andre (* 1727; f 1817) 1776 Untersuchungen über der Atmosphäre (2:00). (NUK-8317; NUK-8490). Original: 1772. Rescherches sur les modifications de l'atmosphere. Geneve Leipzig: Müller Z, stran 47 de Saint-Fond, Fayas (* 1841; f 1819) 1783 Beschreibung der Versuch mit der Luftkugel 8o. (0:48). (NUK-9395). = Faujas de Saint-Fond, B., Beschreibung der Versuche mit der Luftkugel, ubersetzt von Abbe Uebelacker, mit einer Abhandlung derselben, wodurch erwiesen wird, dass ein deutscher Physiker von XIV Jahrhunderte der Urheber dieser Erfindung sey, Wien 1784, z omembo Montgolfierja. Wien: Kurzbeck (NUK-8395 Zoisov; NUK-8182; NUK-8183) Dunaj: Kurzbeck Z, stran 47 Rohr, Julius Bernhard von (* 1688; f 1742) 1754 Physikalische Bibliotheque. (ur. Kästner, katerega knjige je uporabljal Gruber) (0:40). (NUK-37) Leipzig Z, stran 47 Gren, Friderich Albrecht Karl (* 1760; f 1798) 1799-1812 Annalen der Physik. 42 Bande (47:10) (NUK-8153) Z, stran 47 Porta, Giovanni Batista 1650 Physiognomoniae coelestis libri sex. (Turjačanova knjiga). (0:30). Ni v Cobissu, morda privezano k Porta. 1618. De humana physiognomia. Grancofirti: Hoffmann (NUK-4992) Rothomagi (Rouen v Franciji Z, stran 139; Zo, knjižni katalog v debeli knjigi, stran 51 Delicio de Choleti 1782 The observat. Et two pict. (0:30) Z, stran 139 Martin 1759 Elements of optics (0:40). London Z, stran 144 Martin, Benjamin (* 1705; f 1782) 1766 Air Pump. (1:00). (NUK-8539)57 London Z, stran 144 Neumann, Johan Philip 1808-1812 Compendiaria Physica Institute/ in usum tironum conscripta. Tomus 3, Cum 3 figuris (NUK-8215) Graecii: Ferstl Z, stran 144 Anonimno 1761 Dictionaire des art de Science. Franc. Latin. et Angl. (1:30) London Z, stran 147 Beccaria, Giambattista (* 1716; f 1781) 1772 Electricismo artificiale58 Torino Zo. popis na listih Poli, Giuseppe Saverio (* 1746; f 1825); Goivanni Maria della Torre (* 1713; f 1782) 1774 Lettera al p.d. Giovanni Maria della Torre intorno agli effecti de fulmini. Napoli. 8o. Neapelj Zo, popis na listih; Z, stran 144 Bartoli, Danielo (* 1608; SJ; f 1685) 1682 (Traite) del Ghiaccio e della Coagulatione: trattati. 8o Bologna: Recaldini Zo, popis na listih Davy, Humphry 1815 Elementi di Chemica Agraria (rurale). Vol 1 Agramo Zo, popis na listih Zallinger zum Thurm, Jakob Anton 1773 Interpretatio Naturae, seu philosophia Newtoniana methodo exoisita, et academicis usibus adcommodata. Augustae Vindelicorum: Joseph Wolff. 1-3 (NUK-8161). Dunaj Zo, popis na listih, št. 21 Epp, Franc Xav. 1772 Problemata Electrica, Ponatis: Epp. 1773. Problemata Electrica publicae disputatione proposita a P. Franc Xav. Epp S.J. in electorali Lyceo Monacensi Professsore Physices p.o. Defentibus Benedicto Knilling, Josepho Hall, Joseph Widman. Monaci: Joannis Nep. Friz. Pars I (146 strani) pars I (83 strani) (NUK-8558). Dunaj Zo, popis na listih, št. 23 Herbert, Joseph 1772 Theoria electricorum conscripta a P. Josepho Herbert e S.J. Viennae: Joh.Thom. nob. De Trattner (NUK-8392). Ponatis: Herbert. 1773. Theoria electricorum Zo, popis na listih, št. 24 1773 Nova Acta Regiae Societatis scientiarum Upsaliensis. Vol 1, II, III. 1773-1780 (NUK-156). Uppsala: Johan Edman Zo, popis na listih, št. 25 Musschenbroek Dissertatio physica experimentale Zo, Katalog iz leta 1812, nevezani listi, 4o, št. 88 Gravesande 1748 Philosophia Newtoniana interpreta. Venetia (0:70) = Physices elementa mathematica experimnentis confirmata; sive introdiuctio as Philosophiam Newtonianam. (NUK-4241). Leida: Langerek Zo, Katalog iz leta 1812, nevezani listi, 8o, št. 50 letnikov revije Chemische Annalen für Freunde der Naturlehre, Arzneygelahrheit, Haushaltung und Manufakturen pri J. G. Müllerju. Od leta 1785 do 1790 je objavil {est letnikov Beiträge zu der Chem. Annalen. Leta 1785 in 1786 je izdal pet letnikov Auswahl aller eigenthüml. Abhandl. Aus d. Neuest. Entdeckungen d. Chemie. Leta 1798 je izdal prvi zvezek revije Neuestes Chemisches Archiv. Gabriel Jars (* 1732; f 1769) iz Lyona je bil sin direktorja rudnikov v krajih Ghessy in Sain-Bel. Med letoma 1757 in 1759 je skupaj s starej{im Guillot-Duhamelom56 potoval po Sa{ki, Avstriji, Če{ki, 56 Jean Pierre Fangois Guillot-Duhamel (* 31. 8. 1730 Nicorps pri Coutances; f 19. 2. 1816 Pariz). 57 Martin. 1766. Construction Torricelli Barometer (NUK-8540). Drugi Martinovi izumi: NUK-8544. 58 Gre za prevod latinske izdaje iz leta 1751 (Torino ali Rim) na osnovi Franklinove teorije. 59 Poli je zagovarjal Franklinove strelovode. Tirolski, Koroški, Štajerski, Schemnitzu (Banska Štiavnica) in drugih ogrskih krajih. Leta 1758 je Jars na K. Hellovi rudniški črpalki v Banski Štiavnici raziskoval stisnjen zrak, ki se je po puhtenju skozi ventil nabiral kot sneg. Jars je o pojavu pisal leto dni pred svojo smrtjo. Po vrnitvi s prvega od svojih potovanj po Evropi je bil dne 10. 1. 1761 izbran za dopisnega člana pariške Akademije, 19. 5. 1765 pa za rednega člana v tekmi s prvim kandidatom Lavoi-sierjem. Zois je kupil posmrtne izdaje Jarsovih znanstvenih potopisov; kupoval je tudi Grenov fizikalni časopis, kjer je dne 1. 1. 1791 Tobija Gruber raziskal Jarsov vakuumski pojav na rudniški črpalki. Posebno značilen primer uvoza pariške znanosti v središče Ilirski provinc je nekoč Zoisova knjiga pisca Izarna, vezana v modro-siv papir formata A6, ojačen zadaj z narobe obrnjeno stranjo 38 tiskovine o Etiopiji, spredaj pa enako str. 35. Prva plošča je kazala vakuumski poskus z gorenjem sveče v posodi.60 Zadnja, četrta plošča s slikami na koncu je ponazorila barometer, termometra, elektrofor, magnetno iglo v naravi in destilacijsko posodo, druge plošče s slikami pa so bile postavljene med tekst. Tretja plošča (Izarn, 1805, 202/203) je kazala škripce, druga kapilarnost in Arhimedov zakon.61 Lindenaujeva knjiga iz leta 1809 je vsebovala barometrična priporočila za računanje višin. Bernhard August von Lindenau (* 1780 Altenberg; f 1854 Altenberg) je bil odvetnik, astronom, politik in zbiralec florentinskih slik. Pisal je o Veneri in Merkurju, svojo knjigo v Zoisovi zbirki pa je zasnoval že tri leta prej v pismih Zachu leta 1805, vendar med vojnami ni prišel do konca zaradi pomanjkanja knjižnic. Predgovor je datiral v observatoriju Seebach 1.1. 1809. V zadnji preglednici je objavil opazovanja Humboldta, Ottmansa in stotnika inženircev Allenta. Spoštoval je tudi zemljepisna poročila amaterjev.62 Med barome-tričnimi enačbami je upošteval Laplacea in de Luca,63 Mariotta in Halleya.64 Razpravljal pa je tudi o vakuumskih poskusih65 in Boškovicevih meritvah.66 Zois je imel italijanski prevod Davyjeve polje-deljske kemije z enim bakrorezom, ki ga NUK iz drugih virov hrani v nemškem prevodu: Davy. 1814. Elementen der Agrikultur-Chemie (NUK-9535, rjave marmorirane). Leta 1815 so prevoda izdali tudi v Neaplju in Firencah. Davy je svoja dognanja razdelil v lekcije, kot jih je predaval pri Royal Institution. Zanimal se je za atmosfero, rastline in izboljševanje zemlje s sežiganjem, verjetno zaradi dodajanja ogljika v obliki pepela. Knjigo je končal z rezultati poskusov, kjer je še posebej upošteval Gay-Lussacovo preizkušanje ogljikovega dioksida, kisika in vodika.67 Jakob Anton von Zallinger zum Thurm (Zellinger, * 26. 7. 1735 Oberbozen (Bolzano) na Južnem Tirolskem; SJ 9. 12. 1753; f 11./16. 1. 1813 Bozen (Bolzano)) je bil leta 1770 v Dillingenu, leta 1776 in 1777 pa je poučeval fiziko v Innsbrucku, nato pa se je lotil bogoslovja. Bil je brat drugih dveh pomembnih jezuitov in Gruberjevih sodelavcev. Njegov brat Franz Seraphim Zallinger,68 profesor fizike v Innsbrucku od leta 1778, je katedro prevzel po bratu Jakobu Anto-nu.69 Franz Zallinger je bil pomemben zagovornik Boškovicevih idej, predvsem pa je veliko objavljal o elektriki. Franz Seraphimov in Jakob Antonov starejši brat, Joannes Zallinger,70 je bil prav tako fizik jezuit v Innsbrucku. Jakob Anton von Zallinger je v uvodu samostojno paginiral liste, v glavnem tekstu pa strani. V uvodu je navedel Newtona in Boškovica, pa tudi Locka.71 Kljub takšnemu prirodoslovnemu uvodu je bil osnovni tekst bolj filozofski z logiko, filozofijo narave (metafiziko), psihologijo in naravno teologijo. Pod Gruberjevim in Maffeijevim vplivom je baron Zois kupil temeljna dela Boškoviceve fizike. Čeprav nasprotno od barona Erberga ni nabavil Newtonovih originalnih del, razen v Hillovem popisu londonske kraljeve družbe, je kupil temeljna dela Newtoniancev, kot so bili Anglež Khell, ki so ga uporabljali tudi novomeški frančiškani, ali Nizozemca 'sGravesande in Musschenbroek; njiju so pod Boškovicevim vplivom čislali ljubljanski jezuiti, Musschenbroeka pa tudi novomeški frančiškani. Predvsem pa je Zois bral Bacona kot vodilo prirodoslovcev londonske kraljeve družbe. Zois je kupil drugo izdajo Hillovih povzetkov predavanj Londonske kraljeve družbe o naravoslovju, botaniki, živalih, mineralih, medicini, starinah in čudežih brez matematično zasnovanih znanosti. Delo je posvetil Martinu Folkerju, predsedniku kraljeve družbe. Najprej se je lotil poljedeljskih izumov pod nazivom Arts. Povzel je izum izločanja čiste vode iz 60 Izarn, 1805, 64/65, fig. 5. 61 Izarn, 1805, 134/135. 62 Lindenau, 1809, VI, XVII. 63 Lindenau, 1809, 149, XII, XXI. 64 Lindenau, 1809, XXI. 65Lindenau, 1809, XIX. 66 Lindenau, 1809, L. 67 Davy, 1815, 113. 68Franz Seraphim Zallinger zum Thurn (Zeilinger, * 14. 2. 1743 Bolzano; SJ 9. 10. 1760 Zgornjenemška provinca; f 2. 10. 1828 Innsbrück). 69Hellyer, 2004, 238. 70 Joannes Baptist Zallinger (* 16. 8. 1731 Bolzano; SJ 9. 10. 1747; f 11. 7. 1785 Bolzano). 71 Zallinger, 1773, 4v, 5r. slane (Hill, 1780, 17), nekontrolirano ješčem dečku (Hill, 1780, 59), notranjih delov rib (Hill, 1780, 112), naslajanju draguljev (Hill, 1780, 163), čudežni jablani (Hill, 1780, 176), rastline s čistim živim srebrom v koreninah (Hill, 1780, 183), naravnemu nastajanju kristalov (Hill, 1780, 202), plasti Zemlje (Hill, 1780, 204), naravnih zlatih lističih (Hill, 1780, 231), dragih kamnih (Hill, 1780, 242) in turški steni (Hill, 1780, 252). Zois se je med fizikalnimi zagatami najgloblje posvetil elektriki, kjer pa je kljub Boškovicevemu, Buffonovemu in Franklinovemu vplivu mnogo bral tudi njihovega nasprotnika, Nolleta. Zellingerjevo jezuitsko razmišljanje o Newtonu kaže Gruberjev vpliv, Epp iz Münchna z opisom Richmannove nesreče (Epp, 1773, 1237), Ambschllov profesor Herbert z omembo Nolleta (Herbert, 1772, 333), Boškovičev prijatelj Beccaria, Poli in Toaldo pa Zoisovo vero v prednosti Franklinovih strelovodov. Zois se je zelo zanimal za Galvanijevo in Voltovo odkritje, tako kot Kersnik, Marmont, Zelli in sam Napoleon; zato je Zois kupil danes izgubljeni deli Nicholsona in Davyja, resda pa ni imel originalnih del Galvanija ali Volte. Volta mu je lahko bil tuj tudi po politični plati kot Napoleonov senator, čeprav je predaval v Paviji blizu Zoisove očetnjave v Bergamu. Davy je Zoisa obiskoval med svojimi izleti v Alpe, njuni pogovori pa so gotovo spodbujali Zoisovo branje ali celo aktivno preizkušanje električnih pojavov. Slovenski slavistično usmerjeni obiskovalci radi omenjajo Zoisov dom kot podobo laboratorija po vzoru na de la Fondov in Dufieujev opis v Zoisovi knjižnici; prav gotovo je Zois preizkušal Voltovo celico tudi doma. Zois je imel tudi številne šolske disputacije iz habsburške monarhije in sosednjih dežel, med njimi Eppova münchenska razglabljanja; manj pa gaje zanimal mesmerizem, morda tudi zaradi Franklinovih kritik. Zois je svoje bolezensko stanje po neuspešnih iskanjih prvih let jemal kot neozdravljivo; tako da so knjige o Mesmerjevih uspehih na Dunaju in v Parizu zašle v licejsko knjižnico iz drugih virov. Padec flogistionske teorije je zaznamoval tudi Zoisovo branje, kjer najdemo tako Stahla kot poglavitnega grobarja njegove teorije, Lavoisierja. Vmes je Zois prebiral še druge raziskovalce flogistona, kot sta bila Priestley ali Kirwan; kupil je kar po dve knjigi obeh znamenitih Britancev. Zoisa je zanimala tudi sestava plinov v ozračju; zato je prebiral Cavallove in Priestleyeve poskuse, pa tudi meritve Jeana-Andre De Luca (1727; f 1817), ki je podprl Bornovo kandidaturo za kraljevo družbo v 72 Vodnik, 1997, 77. 73 Zo, osmerka, št. 24 Lalande; št. 127 Montgolfier. 74Saint-Fond, 1783, 11. 75 Saint-Fond, 1783, 25. Londonu. Baron Born si je dopisoval z baronom Žigo Zoisom, Gruberjem in Hacquetom, Zois pa je kupil Bornovo kristalografijo; bržkone pa ni imel Borno-vega znanstveno-prostozidarskega dunajska glasila, v katerega sta dopisovala tudi Hacquet in (Tobija) Gruber. Medtem ko je Zoisov severnoitalijanski rojak, Valvasor, svoja kemijska in vakuumska razmišljanja utemeljil na številnih prebranih delih Roberta Boyla, je bil le-ta za Zoisa le še zgodovina, čeprav ju je družila podobna usoda mecenov in je tudi Zois kupil Boylova dela za svojo knjižnico. Kljub temu pa je tudi Zois nabavil številne knjige o vakuumskih črpalkah, med njimi tiste izpod gosjega peresa Benjamina Martina. Podobno kot Vego na Dunaju ali Vodnika v Lublanskih novicah je tudi ohromelega Zoisa močno pritegnilo Montgolfierjevo balonarstvo, zato je ob Montgolfierjevem poročilu rad listal tudi Cavalla, ki je bil sploh eden najbolj priljubljenih Zoisovih znanstvenih virov. Ob prvih stikih Slovencev s francoskimi revolucionarnimi armadami se je Vodnik, sicer še ne prepričan Napoleonov podpornik, lotil tudi novic iz Pariza. 22. 11. 1797 je Vodnik poročal o AndreJacques Gernerinovi pariški "vožnji po zraku" (22. 10. 1797), ko je pod balonom "zakuril zrak, daje zaplaval kot smrekov les na vodi."72 Pri tem je na tedanjem obrobju Pariza v višini 700 m prvi uporabil sodobno obliko padala, oblikovanega v dežnik s premerom 10 m in šestnajstimi vrvmi, ki ni bilo odprto ves čas skoka. Vodnik je Ljubljančanom poročal le mesec dni po dogodku! Štirinajst let prej sta poletela brata Montgolfier, podobne poskuse pa so kmalu delali tudi Dunajčani. Vodnik si je gotovo ogledal Zoisov izvod nemškega prevoda Montgolfierjeve knjige (1783), ki so jo ovrednotili na 6 kr.73 V njej je prevajalec duhovnik Uebelacker na straneh 9-36 opisal zgodovino balonarstva z dosežki Lane Terzija, Leibniza, dominikanca Josepha Galiena leta 1755 na visoki šoli v Avignonu74 in Cavalla.75 Saint-Fond je knjigo posvetil francoskemu feldmaršalu, na plošči 9 pa je narisal Lanovo ladjo. Med drugimi devetimi bakrorezi je ovekovečil številne podrobnosti Mogolfierjevega poskusa z obliko naprav in polnjenjem balona na plošči 1. Zois je v duhu tedanjih sprememb prehajanja novosti med učenjaki nabavil izredno veliko novodobnih znanstvenih revij, tudi onih, v katerih je objavljal Zoisov sprva zaupni prijatelj Hacquet, do katerega se je Zois nekoliko ohladil po Hacquetovem sporu z Gruberjem jeseni 1775 in prozornih Preglednica 3: Zoisova filozofija vakuuma Pisec Leto Cena in naslov Kraj Katalog Bacon von Verulam 1665 (0:30) Francisci Baconi Baronis de Verulamio, Vice Comitis P. Albani, Sumi Anglice Cancellarii. Opera omnia, qua extant: philosophica moralia, politica, historica. Tractaus nempe de dignitate et augmentis scientiarum. Historia ventorum. Historia vitae et mortis. Scripta de naturali et universale Philosophia. Nova Atlantis. Historia regni Henrici VII. Regis Anglice: opus vere politicum. Sermones fideles, sive Interiora rerum. Tractatus de sapientia veterum. Dialogus de bello sacro. Opus illustre in felicem memoriam Elisabethae Reginae. Imago civilis Julu Caesaris. Imago civilis Augusti Caesaris. In quibus complures Alii Tractatus, quos brevitatis causa raetermittere visum est, comprehensi sunt. Haltenus nunquam conjunktim edita, jam vero sumo studio collecta, uno volumine umprehensa, et ab inumeris mendis repurgata . Cum indice rerum et verborum universali absolutissimo. His praefixa est auctoris vita (cum ejus effigie) (NUK-5022, folio) Francoforti Ad Moenum : Impensis Joanis Bapt. Schönwetteri NUK, MS 667, stran 3 Bacon von Verulam 1762 (0:12) Francisci Baconis de Verolamis Summi Anglice Cancellarii, Novem Organum Scientiarum. Editio I.-ma Veneta. (NUK-4628, 8°, A4/4a) Venetiis: Gaspar Girardi Katalog iz leta 1812, nevezani listi. In folio, št. 52 Swedenborg, Emanuel 1734 (6:00) Emanuelis Swedenborgii Sacrae Reg. Majestatis Regnique Swetiae Collegii Metallici Assessoris. Principia rerum naturaliumsive novorum tentaminum phaenomena mundi elementaris philosophice explicandi. (Tomus primus:) Cum figuris aeneis [28 tabulis expressis] (Tomus II:) Emanuelis Swedenborgii etc. Regnum subterraneum sive minerale de ferro, deque modis liquationum ferri per Europam passim in usum receptis: deque conversione ferri crudi in chalybem: de rena ferri et probatione ejus: pariter de chymicis praeparatis et cum ferro et ritricto ejus factis experimentis etc. etc. Cum figuris aeneis 36 tabulis expressis et una charta] (Tomus III.) Emanuelis Swedenborgii etc. Regnum subterraneum sive minerale de cupro et orichalco deque modis liquatiorum cupri per Europam passim in usum receptis: de seretione ejus ab argento: de conversione in orichalchum; inque metalla diversi generis: de lapide colaminari: de zinco: de vena cupri et probatione ejus: pariter de chymicis praeparatis, et cum cupro factis experimentis etc. etc. Cum figuris aeneis 89 tabulis numeratis et una sine numero expressis (NUK-8914, folio) Dresdae, Lipsiae : Sumptibus Friderici Hekelii NUK, MS 667, stran 3 Hacquetovih izmišljij o lastnemu francosko-ruskem rodu. Tako je Zois imel Grenove Annalen der Physik (1799-1812), pozneje vodilno revijo matematične fizike, Hillovo poročilo o londonski kraljevi družbi, akte Uppsalske akademije, za leta 1774-1781 Der Naturforscher iz Halleja, kjer je delovala tudi Leopoldina. V Der Naturforscher je objavljal tudi Hacquet (1776, 1777, 1779); zvezke 1-13 od leta 1774 do 1779 je uredil Johann Ernst Emmanuel Walch (* 1725; t 1778), zvezke 14-30 med letoma 1780 in 1804 pa Johann Christian Daniel Schreiber (* 1739; t 1810). Revijo je izdajal J. J. Gebauer, pozneje njegova vdova skupaj s sinom Johanom Jacobom. Friedrich Albrecht Carl Gren (* 1760; t 1798) je od leta 1790 do 1794 izdajal revijo Journal der Physik, nato pa jo je do leta 1798 preimenoval v Neues Journal der Physik. To sta bili predhodnici Annalen der Physik, vodilne nemške fizikalne revije devetnajstega stoletja, ki jih je od leta 1799 do smrti urejeval Ludwig Wilhelm Gilbert (* 1769; t 1824). Gilbert je bil profesor fizike v Halleju, dokler ni leta 1811 prišel na univerzo v Leipzigu; prav tedaj je Zois nehal nabavljati revijo, saj je imel očitno veliko več povezav 76 Bacon, 1762, do strani 361. 77 Bacon, 1762, do strani 372. s Hallejem kot v Leipzigu. Po Gilbertovi smrti je njegovo revijo prevzel Johann Christian Poggendorff. Hacquet je v Gilbertovih analih med drugim objavil pismo, ki gaje datiral v tedaj habsburškem Lvivu dne 1. 7. 1801. Zois je od leta 1787 dalje kupoval tudi Magazin (für die) Naturkunde Helvetiens von Höpfner (Zürich: Orell, Gessner, Fussli & co.), tako daje imel tudi tamkajšnjo Hacquetovo objavo iz leta 1789. Zois je nabavljal še številno drugo periodiko, med drugim salzburški Journal de Gerten=Gelehrten, 1776-1782 Gesellshaft in Löhren, 1785-1788, 1791-1798, 1801-1804 Gesellshaft in Wippertal, Acta societatis s Jablonis, in, seveda, 1817-1818 Laibacher Wöchen-blatt. Zois je kupil Baconova zbrana dela (1762) na 354 straneh, ki so se nadaljevale z nepaginiranimi afo-rizmi. Opisoval je poskuse z atomizmom,76 nato pa se je lotil matematike.77 Emanuel Swedenborg je vsekakor objavil eno najbolj markantnih in tudi dragih knjig v treh zvezkih za Zoisovo knjižnico. Delo je nastalo v Swedenbor-govem znanstvenem obdobju in njegov nakup nikakor ne dokazuje Zoisovo navdušenje nad poznejšim Swedenborgovim spiritizmom po letu 1742 pod morebitnim vplivom Hrvata Milana Nejedla, saj tovrstnih knjig ni nabavil. Emanuel Swedenborg (* 1688; f 1772) je študiral v Uppsali, leta 1724 pa je zavrnil tamkajšnjo ponudbo za matematično katedro, čeprav je imel za seboj več dela pri tehničnih rešitvah. Leta 1731 je objavil Opera philosophica et mine-ralogica, ki je Zois ni kupil. Swedenborg je prvi zvezek posvetil Ludviku Rudolfu vojvodi Bunswicku in Lüneburgu, drugega Wilhelmu deželnemu grofu Hesse, potomcu lastnika prvega sodobnega evropskega astronomskega observatorija, najdebelejšo tretjo pa Frideriku I., kralju Švedov, Gotov in Vandalov. Tako kot je postalo pozneje moderno pri Haüyu, je tudi Swedenborg v predgovoru razdelil eter na več elementov. Obravnaval je ogenj, magnet, zrak in vodno paro. Opisal je deklinacijo magneta, britanskega astronoma Davida Gregoriusa in kartezijanske vrtince okoli Zemlje.78 Na koncu je dodal 28 tabel s skicami, kar je bilo precej manj kot v tretjem zvezku, kjer so zaključne skice obsegale domala pol zvezka. V drugem delu je Swedenborg obravnaval železno rudo in jame na Švedskem, ogljik v povezavi z ognjem, vire železa in srebro. Na koncu je dodal nepaginiran zemljevid Sibirije s Tobolskom vred v prepognjenem formatu A1, plavž in pihalnik s plavžem,79 kot gaje pozneje izumil Zois. Do 21. skice je risal inženirske naprave, nato pa kamnine in rudarjenje do zadnje 36. slike. Swedenborg je v zaključnem tretjem zvezku opisal čiščenje bakra, še posebej na Češkem, taljenje bakra in še posebej skrivnostnega alkimista Agrippo. Na konec je dodal 89 bakrorezov, začenši s sliko popolnega fosilnega skeleta iz ledenika in kamnitimi hišami, z arheološkim orodjem in novimi napravami za dvigovanje tovorov.80 Med vsemi ljubljanskimi francoskimi vakuumu posvečenimi knjigami ima malce izjemen vpis, pa še to latinski "Bibliothecae lycei labacensis", le Fran-coeur, L. B. 1807. Traite elementaire de mecanique, adopte dans l'instruction publique. Četrta izdaja. Paris: Bernard (NUK-8511). Knjigo so prodajali v knjigarni J. Klostermanna sina v Parizu, pa tudi v knjigarni Klostermanna sina in očeta v Peterburgu, kot pove kasneje nalepljen tiskani listič na prednaslovnici. Knjiga formata A6 je bila vezana v trd karton. Fran-coeur je bil profesor pariškega liceja in izpraševalec na cesarski Politehniki v Parizu, pridruženi član oddelka za pomorstvo ruskega carja, pridruženi član Družbe d'meulation de Cambrai itd. Bil je član Laplaceovega kroga, zato je za uvod citiral odstavek iz osme knjige Laplaceovega Systeme du monde, knjigo 78 Swedenborg, 1734, 1: 294, 395, 433, 438 79Swedenborg, 1734, 2: 12, 88, 145, 263, tab I, VI, XI 80Swedenborg, 1734, 3: 16-167, 191, 301, tab 1, 2, 3, 7, 12. 81 Francoeur, 1807, IX-XII, 93, 204, 440, 451, 485-503. 82 Francoeur, 1807, 90-91. ; 1'" i ; MECANIQUE. ,31 . „ t - ' - * ' 1 Slika 7: Latinski ljubljanski licejski lastniški vpis v Fran-coeurovem učbeniku iz časa Ilirskih provinc (Francoeur, 1807 (NUK-8511)). pa je posvetil Laplaceu kot senatorju, članu cesarskega instituta znanosti in umetnosti in pisca Mecanique celeste. Kot čtivo je v uvodu navedel Mecanique celeste, Systeme du monde, pa tudi Lagrangeova, Mongeova, Pronyjeva, Carnotova, Biotova, Haüyjeva, Legendova in Puissantova dela (Francoeur, 1807, nepaginiran uvod). Zvezek je ločil v štiri knjige o statiki, dinamiki, hidrostatiki in hidrodinamiki, ki jih je očitno obravnaval z uporabo Lagrange-Laplaceove analitične mehanike, na koncu podkrepljene z variacijskim računom. Težišče je iskal po starem postopku graškega jezuita Guldina. Obravnaval je tudi vakuum ob domnevnem trku dveh teles v praznem prostoru, opisu barometričnega določevanja višin in vakuumskih črpalk.81 Veliko izpeljav je ugnal v kozji rog z integrali,82 tako daje bil učbenik gotovo trd oreh tudi za slušatelje francoske ljubljanske univerze v nastajanju. Na koncu je Francoeur vstavil devet plošč polnih slik. V sredi zbirke slik je narisal nekaj strojev; na začetek in na konec je postavil geometrijske skice, vendar ni narisal Boškoviceve krivulje. SKLEP Francoski pouk in njegove pritikline so v kratkih letih svojega dejanja in nehanja med Slovenci podčrtale razvoj vakuumske tehnike na naših tleh. <к ? r «r» Slika 8: Crookesova vakuumska elektronka s fluorescenčnim zaslonom, poldrugo stoletje star model v Italijanski gimnaziji Koper Poglobile so slovensko ali vsaj ljubljansko odvisnost od francoskih virov, ki pa bi bili uporabljani kot najboljši bržkone, tudi če bi jih ne podpirala moč Napoleonovih bajonetov. Vsa desetletja od francoske do marčne revolucije so tudi pri nas v veliki meri francosko stoletje od Napoleonove zasedbe pa vse do gostovanja francoskega kralja z A. Cauchyjem vred v Gorici. V tem duhu gre opazovati nastanek Napoleonovega spomenika pred Križankami, ob poljskem edinega zunaj Francije, prav tako pa bourbonske kraljeve grobnice na Kostanjevici z edino francosko okronano glavo, pokopano zunaj domovine. Ti dvojni vezi Slovencev s Parizom so le vrh sodelovanj, ki nas na Francoze vežejo tesneje kot na kateri koli drug narod, s katerim se vzajemno ne spogledujemo čez skupno mejo. Arhivski viri in okrajšave FSNM - Knjige in rokopisi iz knjižnice frančiškanskega samostana v Novem mestu. Kersnik, Janez Krstnik. 1811. Inventaire des objects existantes dans le Cabinet de Chimie et de Physique des ecoles centrales a Laibach. ZAL. Akc.fond 1, arh.enota 53. Toš, Tarzicij. 1942-1944. Stvarni katalog 12 strokovnih skupin z abecedno ureditvijo piscev znotraj njih, v listkovni obliki. FSNM. W - Wilde, Franz. 1803. Catalogi Librorum Biblio-thecae Publicae Lycei Labacensis in Ducatu Car-nioliae. Alphabethisches literarisches Verzeichnis Л t Slika 9: Geisslerjeva in Crookesova vakuumska elektronka, poldrugo stoletje star model v Italijanski gimnaziji Koper der in der Laybacher Lycealbibliothek vorhandenen Werke (NUK. Rokopisni oddelek). Z - Zois, Žiga. 181?. Bibliothecae Sigismundi Liberi Baronis de Zois - Catalogus. NUK, Ms. 667. Prodajni katalog knjigarnarja Henrika Viljema Korna (* 1755 Maastricht na Nizozemskem) končan 4. 8. 1821 z 4109 zvezki (Kidrič, 1939, 9). ZAL - Zgodovinski Arhiv, Mestni trg 27, Ljubljana. Zo - Zois, @iga. 1803. ARS Posebno udejstvovanje, AS 1052, katalog Jerneja Kopitarja Zoisovih knjig (Kidri~, 1939, 34). LITERATURA Agnes, Luciano. 2006. Ruggero Giuseppe Boscovich un professore Gesuita all'Universita di Pavia (1764-1768). Boudon, Jacques Oliver. 2006. Marmont, gouverneur general des Provinces illyriennes. Napoleon na Jadranu. Napoleon dans l'Adriatique (ur. Sumrada, Janez). Koper/Zadar: Annales. 221-232. Dahan, Jacques Remi. 2006. Charles Nodier dans les Provinces illyriennes. Napoleon na Jadranu. Napoleon dans l'Adriatique (ur. Sumrada, Janez). Koper/Zadar: Annales. 249-280. Faganel, Jože. 1999. Zoisovi rokopisi. Ljubljana: ZRC SAZU. Faninger, Ernest. 1988. Zoisova zbirka mineralov. Ljubljana: Zavod SR Slovenije za varstvo naravne in kulturne dediš~ine. Faninger, Ernest. 1994/95. Sodelovanje barona Žige Zoisa in Valentina Vodnika na področju geoloških znanosti. Geologija. 37-38: 561-564. Fulhame, Elisabeth. 5. 11. 1794. An Essay on Combustion with a View to a new Art of Dying and Painting. Wherein the Phlogistic and Antiphlogistic Hypotheses are Proven Erroneous. London: J. Cooper. Ponatis: 1810. Philadelphia: James Humphreys. Prevod: 1798. Versuche über die Wiederherstellung der Metalle durch Wasserstoffgas, Phosphor, Schwefel, Schwefellber, Geschweltes, Wasserstoffgas, Gephosphorte Wasserstoffgas, Kohle, Licht und Sauren. Aus dem Englischen Übersetzt von A. G. L. Lentin. Göttnigen: Dieterich (NUK-8709, Z). Glonar, Joža. 1925. Dolinar Jurij (geslo). SBL. 1: 142. Gunz, Simon. 1810. četrta izboljšana izdaja. Prag: Haase; 1816. Theoretisch-praktisches Rechenbuch für Lehrende und Lernende. Prag: Sommerschen (FSNM). Gunz, Leopold (Samuel). 1815. Elementar-Theorie (NUK-4156). Izarn, Joseph. 1805. Lemons elementaires de physique et chimie experimentales. Paris: Lerault & Schoell (NUK-8348). Jozelj, S. 1992. Pouk kemije na Slovenskem do prve svetovne vojne. Šolska kronika. 25: 38-47. Kacin, Marija. 2001. Žiga Zois in italijanska kultura. Ljubljana: ZRC SAZU. Kidrič, France. 1939. Zoisova korespondenca 1808-1819. Ljubljana: SAZU. Kolanovic, Josip; Sumrada, Janez. 2005. Napoleon in njegova uprava na vzhodnem Jadranu in na ozemlju vzhodnih Alp 1806-1814. Zagreb: Hrvatski državni arhiv. Lacroix, Sylvester Frangois. 1801. Traite elementaire de calcul differentiel et de calcul integral. Paris. Ponatisi: 1806 (NUK-4301), 1810, 1895. Lalande, J. J. L. F. (1769): Voyage en l'Italie (Z). Ponatis (1786): Voyage en l'Italie, contenant l'histoire & les anecdotes les plus singulieres de l'Italie, & sa description; les usages, le gouvernement, le commerce, la litterature, les arts, l'histoire naturelle, & les antiquites; avec des jugemens sur les ouvrages de peinture, sculpture & architecture, & les plans de toutes les grandes villes d'Italie. 8. del. Pariz, Veuve Desaint. Maixner, Rudolf. 1960. Charles Nodier et l'Illyrie. Paris: Didier Markovic, Željko. 1968-1969. Ruđer Boškovic. Zagreb: JAZU. Neumann, Johan Philip. 1808. Compendiaria Physica. 1-3. Cum 3 figuris. Graecii: Ferstl (NUK-8215, izposojeno leta 1966, izgubljeno). Neumann, Johan Philip. 1818-1820. Lehrbuch. 1-2. 12 Kupfer. Wien: Gerold (NUK-8514). Polvani, Giovanni. 1942. Alessandro Volta. Pisa: Domus Galileana. Schiviz von Schivizhoffen, Ludwig. 1904. Der Adel in der Matrikel des Görz. Görz: samozaložba. Soban, Darinka. 2004. Johannes A. Scopoli - Carl Linneaus Dopiso-vanje/Correspondence 1760-1775. Ljubljana: Prirodoslovno društvo Slovenije. Sumrada, Janez. 2001. Žiga Zois in Deodat de Dolomieu. Kronika. 49/1-2: 65-72. Sumrada, Janez. 2007. Poglavitne poteze napoleonske politike v Ilirskih provincah. Zgodovinski časopis. 61/1-2: 75-84. Valenčič, Vlado; Faninger, Ernest; Gspan-Prašelj, Nada. 1991. Zois Žiga (Sigismund) pl. Edelstein. SBL. 15: 832-846. Vrhovec, Ivan. 1891. Zgodovina Novega mesta. Ljubljana. Zelli, Rafael. 1811. Registre de correspondence. VII. NUK, rokopisni oddelek. NOVICE ZLATO PRIZNANJE ZA IZDELEK ODSEKA ZA TANKE PLASTI IN POVRŠINE INSTITUTA "JOŽEF STEFAN" O naših dosežkih sodelavci inštituta poročamo v znanstvenih revijah in na znanstvenih konferencah. Za tiste odseke, ki intenzivneje sodelujemo z industrijo, pa imajo poseben pomen specializirani sejmi. Na njih predstavljamo svojo dejavnost, seveda v tistem segmentu, ki je zanimiv za industrijo. Tam spoznavamo potencialne industrijske partnerje, kjer lahko sodelovanje obsega od prvih preizkusov do prijave skupnih projektov. Osrednja dejavnost Odseka za tanke plasti in površine so raziskave in razvoj trdih zaščitnih prevlek. Z njimi zaščitimo orodja in strojne dele pred obrabo in s tem povečamo njihovo obstojnost, povečamo produktivnost, zmanjšamo izmet, izboljšamo kakovost izdelka ali celo omogočimo nov tehnološki postopek (obdelava v trdo, visokohitrostna obdelava, suha obdelava). V okviru odseka deluje Center za trde prevleke, kjer je pretežni del dejavnosti zaščita specifičnih orodij za industrijske partnerje. Zahteve po nižji ceni izdelka in vse večji obseg različnih izdelkov in materialov zahtevajo razvoj novih, specializiranih prevlek. Zahtevane lastnosti obsegajo visoko trdoto, veliko žilavost, dobro oprijemljivost na podlago, nizek koeficient trenja, oksidacijsko in korozijsko obstojnost in vrsto specifičnih lastnosti, lastnih določenemu obdelovalnemu procesu. Ena od pomanjkljivosti sodobnih trdih prevlek je njihova barva, ki je v večini primerov kovinsko siva, torej zelo podobna barvi osnovnega materiala (orodno jeklo ali karbidna trdina). Estetski vidik je sicer v orodjarstvu drugotnega pomena, ima pa barvni kontrast več praktičnih prednosti, med njimi olajšano razlikovanje različnih prevlek in orodij ter lažje prepoznavanje obrabe. Če ima prevleka izrazito barvo, potem lahko delavec na obdelovalnem stroju hitreje zazna obrabo in s pravočasno zaustavitvijo proizvodnje prepreči hujše poškodbe površine orodja in zmanjša izmet. Hujše poškodbe zmanjšajo možnost obnove orodja. V industrijski proizvodnji se sedaj uporablja že več kot 60 različnih prevlek, ki so namenjene za specifično uporabo. Orodja se po izrabi tudi nekajkrat obnavljajo. To pomeni, da se orodja od uporabnika vračajo k izdelovalcu orodja in naprej k tistemu, ki poskrbi za zaščito orodja s trdimi prevlekami. Za praktično delo je zelo pomembno, da lahko operaterji in vsi drugi akterji, ki sodelujejo pri Jrtn«, bprintl, ЦЛШцЛЈ .n ilvilvi u pUpnrnt *W«n<]lU «П4ЈНКЧ CflUff -J tni Jroidu. I\>TWJLW SlBAR Usmiair V rrujiljc lUpnrilriini pntfdv SN-ATTW Slika 1: Listina o podelitvi zlatega priznanja in umetniška skulp-tura, ki smo ju na celjskem sejmu prejeli za modre supernitridne prevleke obnovi orodja, ločijo posamezna orodja, da ne pride do zamenjav. S tega vidika je karakteristična barva prevleke zelo koristna. Zaradi zelo zahtevnih tribo-lo{kih razmer na stiku orodje-obdelovanec je onemogočena uporaba kakr{nih koli barvnih premazov. V po{tev pride le barva, ki je lastna sami trdi prevleki. Že leta 2005 smo med pripravo prvih nanoplastnih prevlek na osnovi TiAlN in TiN opazili, da imajo prevleke z izbrano modulacijsko periodo značilno modro barvo. Vendar takrat v obstoječih napravah nismo mogli pripraviti prevleke z enakomerno in ponovljivo barvo na podlagah oz. orodjih s komplicirano geometrijo. To nam je uspelo {ele konec lanskega leta v novi najsodobnej{i napravi CC800/9 sinOx ML, ki smo jo instalirali pred enim letom. V tej napravi lahko z novimi postopki nana{anja (pulzno napr{evanje, pulzno napr{evanje pri velikih močeh) pripravimo t. i. supernitridne prevleke. Zanje je značilno, da imajo nanokristalinično mi-krostrukturo (njihova povr{ina je zato bolj gladka, trenje pa manj{e), da imajo nanostrukturirano morfologijo, njihova oprijemljivost na podlage je bolj{a, notranje tlačne napetosti pa so manj{e. Odlikujejo se tudi z višjo trdoto v vročem in večjo oksidacijsko in termično obstojnostjo. Naštete lastnosti prevlek dosežemo tako, da povečamo stopnjo ionizacije uparjenih atomov tarče in reaktivnega plina, ki ga uvajamo v vakuumsko posodo. Povečana ionizacija je posledica razporeditve štirih magnetronskih izvirov za naprše-vanje v konfiguracijo, kjer se magnetne silnice sosednjih magnetronov zaprejo in oblikujejo t. i. magnetno "steklenico". Takšno magnetno polje bistveno podaljša pot elektronov, zato se stopnja ionizacije razpršenih atomov (kovinske) tarče bistveno poveča. Atomi reaktivnega plina pa se ionizirajo pri prehodu skozi t. i. votlo anodo. V primerjavi s klasičnim postopkom magnetronskega naprševanja se stopnja ionizacije uparjenih delcev tarče in reaktivnega plina poveča za približno desetkrat. Pozitivno nabite ione lahko pospešimo z negativno napetostjo na podlagah. Od njihove energije so odvisne oprijemljivost, mikro-struktura in notranje napetosti v prevleki. V preteklem letu smo razvili nanoplastno prevleko na osnovi AlTiN in TiN, kjer z modulacijo debeline vrhnjih plasti (velikosti nekaj deset nanometrov) spreminjamo barvo. Nasprotno od doslej znanih in široko uporabljenih enoplastnih dekorativnih prevlek, kjer barvo spreminjamo s sestavo prevleke, pri našem postopku barvo supernitridnih prevlek spreminjamo s strukturo in debelino vrhnje plasti, ki je v nanometr-skem območju. Modre supernitridne prevleke pripravimo torej tako kot standardne nanoplastne prevleke -bistvena razlika je v le v strukturi vrhnje plasti. Priprava modrih supernitridnih prevlek na podlage s komplicirano geometrijo zahteva natančno kontrolo debeline prevleke po vsej površini orodja. Natančnost, s katero uravnavamo debelino vrhnje plasti, je približno 2 nm. Za ta namen smo naredili računalniško simulacijo procesa nanašanja prevlek na orodja, ki se vrtijo okrog več osi hkrati. Druge lastnosti prevleke, ki je debela okoli 3 pm, so nespremenjene. Z drugimi besedami, uspelo nam je spremeniti barvo in ob tem obdržati funkcionalne lastnosti prevleke. Preskusi v realnih industrijskih razmerah so bili zelo uspešni, in prevleko smo ponudili na trgu. V Celju poteka vsaki dve leti t. i. "sejemski četvor-ček", ki vzporedno obsega štiri sejme. Letos je bil to 10. sejem Forma tool (orodja, orodjarstvo in orodni stroji), 8. sejem Plagkem (plastika, guma in kemija), 4. sejem Graf&Pack (grafika, papir, grafični stroji, oprema, embalaža) in 3. sejem Livarstvo. Sejem je bil od 20. do 24. aprila na celjskem sejmišču. Na sejmu se je predstavilo več kot 600 razstavljalcev iz 30 držav. Center za trde prevleke je imel razstavni prostor na sejmu Forma tool, kjer smo kot osrednji izdelek predstavili modre nanoplastne prevleke. Na prireditvi so podelili priznanja v dveh kategorijah (orodja/podporne dejavnosti) za vsak sejem posebej. Center za trde prevleke Instituta "Jožef Stefan" je prejel zlato priznanje v kategoriji "Izdelki, oprema, postopki in storitve iz podporne dejavnosti orodjarstvu". Drugače povedano, supernitridne modre prevleke so bile priznane kot najboljša podporna storitev v orodjarstvu v zadnjih dveh letih. Posebej je treba poudariti, da je orodjarstvo v Sloveniji zelo razvita in konkurenčna dejavnost, ki se odlikuje po visoki dodani vrednosti na zaposlenega, po pretežni izvozni naravnanosti in velikem vlaganju v razvoj. Prav to pa je poslanstvo raziskovalne sfere, v našem primeru Insituta "Jožef Stefan", da zagotavlja podporo in prenos znanja iz znanosti v industrijsko prakso. dr. Peter Panjan, dr. Miha Čekada, Matjaž Panjan, univ. dipl. inž. Institut "Jožef Stefan", Ljubljana DRUŠTVENE NOVICE DELOVANJE DRU[TVA ZA VAKUUMSKO TEHNIKO SLOVENIJE 1999-2009 UVOD Letos obeležuje Društvo za vakuumsko tehniko Slovenije 50-letnico delovanja. Ob takšni priliki je navada, da se objavi zaokrožena zgodovina društva. Pri tem ne smejo manjkati seznami predsednikov in drugih funkcionarjev, pregled pomembnejših dogodkov ipd. Takšen podroben članek je bil že objavljen ob 40-letnici društva (J. Gasperič, Vakuumist 19/3 (1999) 4-14) in ga zato nima smisla podvajati. Namen tega prispevka pa je oris dogodkov od 40-letnice do danes. Gre torej nekako za dopolnitev in nadaljevanje citiranega članka. Večina pomembnejših dogodkov je bila objavljena v Vakuumistu, največkrat v rubriki Društvene novice, nekaj neobjavljenih podatkov pa sem zbral tudi neposredno od funkcionarjev društva. VAKUUMIST Ena od najpomembnejših aktivnosti društva je izdajanje strokovnega časopisa Vakuumist. Izhajati je začel leta 1981, v začetku 90-ih let pa je dobil današnjo podobo, ki se odtlej ni več bistveno spreminjala. Od leta 1991 naprej je glavni urednik dr. Peter Panjan. Na leto izidejo štiri številke, od tega je ena dvojna, pri nakladi 400 izvodov. V zadnjih desetih letih (datirano 1999-2008) je izšlo 32 številk, kjer je bilo na skupaj 1308 straneh objavljenih 193 strokovnih člankov, poleg tega pa še vrsta krajših novic (društveno dogajanje, poročila s konferenc, recenzije novih knjig ipd.). V eni številki je od štiri do osem člankov, od tega je po navadi eden iz rubrike Nasveti, kjer na kratko svetujemo o reševanju vsakdanjih problemov iz vakuumske prakse. Uveljavljena navada je tudi, daje eden članek posvečen zgodovini vakuumske tehnike izpod peresa dr. Stanislava Južniča. V tem desetletnem obdobju je največ člankov objavil urednik dr. Peter Panjan (skupaj 44, od tega 27 kot prvi avtor), sledita mu dr. Stanislav Južnič (skupaj 40, od tega 39 kot prvi avtor), dr. Miha Čekada (skupaj 29, od tega 16 kot prvi avtor). Več kot osem prispevkov pa še imajo doc. dr. Miran Mozetič, dr. Jože Gasperič, doc. dr. Alenka Vesel in dr. Ingrid Milošev. Vakuumist ureja 16-članski uredniški odbor, katerega jedro sestavljajo urednik dr. Peter Panjan, lektor dr. Jože Gasperič, korektor dr. Miha Čekada in tehnični urednik Miro Pečar. Slednji je mesto tehničnega urednika prevzel z začetkom leta 2003 od dotedanje oblikovalke Jane Strušnik. Izhajanje Vakuumista sofi- МОШШШКШШ вдтипишнш ди Stanislav Južnič V m . e i il Slika 1: Naslovnice treh knjig, ki jih je društvo izdalo v letih 2002-2004 nancirajo Javna agencija Republike Slovenije za raziskovalno dejavnost (preko javnega razpisa za sofinanciranje periodike), sponzor Pfeiffer Vacuum Austria GmbH, ogla{evalci ter seveda članarina. Dvajsetletnico Vakuumista smo na kratko obeležili leta 2001, ob tem pa pripravili zgo{čen seznam vseh objavljenih člankov (M. Čekada, Vakuumist 22/1 (2002) 29-33). Leta 2005 smo se lotili obsežnega projekta sistematičnega skeniranja vseh starih {tevilk, postavitve spletnega brskalnika in objave vseh {tevilk na internetu. Pdf-datoteke v resoluciji 100 dpi so prosto dosegljive na naslovu http://www.imt.si/dvts/ arhiv.htm. Knjiga "Zgodovina raziskovanja vakuuma in vakuumskih tehnik" je iz{la leta 2004. Napisal jo je dr. Stanislav Južnič, uredila pa sta jo dr. Peter Panjan in dr. Miha Čekada. Obsega večino do sedaj objavljenih člankov v Vakuumistu s področja zgodovine vakuuma, vendar predelano v enotno knjižno obliko. Člani dru{tva so napisali tudi več drugih knjig, a so jih izdali pri drugih založbah. Od teh omenimo knjigo "Za{čita orodij s trdimi PVD-prevlekami", ki sta jo napisala dr. Peter Panjan in dr. Miha Čekada in je zaokrožen pregled aplikacij s področja vakuumskih tankih plasti. KONFERENCE PUBLIKACIJE Poleg rednega izdajanja revije Vakuumist dru{tvo občasno izdaja knjige s področja vakuumske znanosti in tehnike (slika 1). Knjiga "Nasveti za uporabnike vakuumske tehnike" iz leta 2002 je kompilacija 38 člankov, ki jih je dr. Jože Gasperič objavil v Vakuumistu v rubriki Nasveti. Obsega različna področja problemov iz prakse in kako jih re{ujemo, zato je nepogre{ljiv pripomoček za vsak vakuumski laboratorij. Leta 2003 je iz{la knjiga "Vakuumska znanost in tehnika", ki je zaokroženi učbenik za celotno področje vakuuma. Posamezna poglavja so napisali naslednji avtorji: France Brecelj, doc. dr. Janez Kovač, doc. dr. Miran Mozetič, dr. Vincenc Nemanič, Janez Novak, dr. Peter Panjan, mag. Andrej Pregelj in dr. Janez Šetina. Uredil jo je dr. Vincenc Nemanič. Dru{tvo v sodelovanju s Hrva{kim vakuumskim dru{tvom organizira že tradicionalna letna srečanja hrva{kih in slovenskih strokovnjakov s področja vakuumske znanosti in tehnike (slika 2). Načeloma poteka izmenično, eno leto v Sloveniji in drugo v Hrva{ki (tabela 1). Kadar poteka v kateri od teh držav tisto leto Združena vakuumska konferenca (JVC), ločenega hrva{ko-slovenskega ne organiziramo, saj se že srečamo v okviru te konference. Doslej so bila srečanja enodnevna z 10-20 predavanji in 20-30 posterji. Udeležencev je okoli 50, organizatorjem pa vedno uspe privabiti tudi nekaj razstavljalcev. Ob srečanju izide tudi zbornik povzetkov, izbrana predavanja pa so objavljena v reviji Materiali in tehnologije ali hrva{ki reviji Strojarstvo. Dru{tvo je tudi eden od nosilcev Združene vakuumske konference (JVC - Joint Vacuum Conference), ki združuje vakuumiste sosednjih držav Slika 2: Udeleženci hrvaško-slovenskega srečanja na Brdu pri Kranju leta 2003 Slovenije, Hrvaške, Avstrije in Madžarske, od leta 2004 pa tudi Češke in Slovaške (tabela 2). Konferenca je bienalna in traja cel teden, v katerem se zvrsti okoli 60 predavanj, predstavljenih pa je več kot 100 posterjev. Udeležencev je 150-200, od tega okoli 20 iz Slovenije. Za naše društvo je bilo najpomembnejše srečanje leta 2004, ki smo ga organizirali v Portorožu (slika 3). Zbornik z 49 prispevki je po recenziji izšel kot redna številka revije Vacuum (80/1-3 (2005) 1-264) z gostujoči uredniki dr. Janezom Šetino, prof. dr. Moniko Jenko in prof. dr. Antonom Zalarjem (slika 4). . Člani društva se udeležujejo tudi drugih sorodnih konferenc s področja vakuuma, pri tem je treba omeniti Evropski vakuumski kongres (EVC) in mednarodni vakuumski kongres (IVC). Na Evropskem vakuumskem kongresu leta 2001 v Madridu je naša članica doc. dr. Alenka Vesel prejela nagrado za najboljši poster. Vsako leto jeseni poteka v Portorožu konferenca o materialih in tehnologijah, ki združuje tri dogodke, eden od njih je tudi Slovensko vakuumsko posvetovanje. Tabela 1: Hrvaško-slovenska srečanja (1999-2009) št. datum kraj opombe 6. 17. 6. 1999 Ljubljana (Kemijski inštitut) 7. 4.-9. 6. 2000 Pulj, Hrvaška v okviru JVC-8 8. 23. 5. 2001 Brdo pri Kranju 9. 15. 5. 2002 Trakošcan, Hrvaška 10. 22. 5. 2003 Brdo pri Kranju 11. 28. 9.2. 10. 2004 Portorož v okviru JVC-10 12. 18. 5. 2005 Trakošcan, Hrvaška 13. 13. 6. 2006 Koprivnica, Hrvaška 15. 1. 6. 2007 Bled 15. 4. 6. 2008 Varaždin, Hrvaška 16. 4.-5. 6. 2009 Bohinj Tabela 2: Združene vakuumske konference (JVC, 1999-2009) št. datum kraj 8. 4.-9. 6. 2000 Pulj, Hrvaška 9. 16.-20. 6. 2002 Seggau, Avstrija 10. 28. 9.-2. 10. 2004 Portorož, Slovenija 11. 24.-28. 9. 2006 Praga, Češka 12. 21.-26. 9. 2008 Balatonalmadi, Madžarska DRUGE AKTIVNOSTI Med drugimi aktivnostmi najprej omenimo vakuumske tečaje. Enega smo organizirali namensko za podjetje Iskra Kondenzatorji v Semiču (10.-11. 10. 2000), ki se ga je udeležilo 30 delavcev tega podjetja. Organizirali smo tudi štiri tečaje Osnove vakuumske tehnike, in sicer 19.-21. 1. 2000 (17 udeležencev), 26.-27. 11. 2003 (12 udeležencev), 11.-12. 4. 2006 Slika 3: Utrinek z 10. združene vakuumske konference (15 udeležencev) in 8.-9. 1. 2009 (13 udeležencev) v Ljubljani. Udeleženci so bili deloma z inštitutov in deloma iz industrije, pomemben delež pa so predstavljali mladi raziskovalci. Društvo je organiziralo dve strokovni ekskurziji, in sicer 23. 5. 2002 v jeklarno Acroni na Jesenice (20 udeležencev) in 19. 12. 2006 v Nuklearno elektrarno Krško (slika 5, 48 udeležencev). Dne 6. 3. 2003 smo na občnem zboru v Ljubljani dopolnili statut in volili novo vodstvo. Odslej je mandat predsednika tri leta, volimo pa tudi prihodnjega predsednika, ki zasede položaj čez tri leta (tabela 3). Za prvega predsednika po novem statutu je bil izvoljen dr. Janez Šetina, ki je delo opravljal v mandatu 2003-2007. Njegov naslednik je aktualni predsednik Slika 4: Naslovnica številke revije Vacuum, kjer so zbrani prispevki z Združene vakuumske konference v Portorožu Slika 5: Udeleženci strokovne ekskurzije v Nuklearno elektrarno Krško dr. Monika Jenko je bila v obdobju 2001-2004 tajnik Sekcije za uporabno znanost o površinah (Applied surface science division), v obdobju 2004-2007 pa predsednik. V teh desetih letih so nas zapustili naslednji aktivni člani: Rastislav Zavašnik (1937-1999), Marija Tavželj (1956-1999), prof. dr. Velibor Marinkovič (19292000), dr. Avgust Belič (1928-2002), Smiljan Jerič (1922-2004) in Jože Planinc (1924-2008). Tabela 3: Predsedniki Društva za vakuumsko tehniko Slovenije obdobje predsednik 1975-1982 dr. France Lah 1982-1985 prof. dr. Anton Zalar 1985-1991 prof. dr. Monika Jenko 1991-2003 mag. Andrej Pregelj 2003-2007 dr. Janez Šetina 2007- doc. dr. Miran Mozetič doc. dr. Miran Mozetič. Na občnem zboru 8. 5. 2007 smo za aktualnega predsednika potrdili doc. dr. Mirana Mozetiča in za prihodnjega predsednika izvolili doc. dr. Janeza Kovača. Za tekoče vodenje društva skrbi izvršni odbor društva, ki se sestaja približno petkrat letno. Društvo je član Mednarodne zveze za vakuumsko znanost, tehniko in aplikacije (IUVSTA, tabela 4). Slovenski predstavniki se redno udeležujejo sej izvršilnega odbora, eno sejo pa smo sami organizirali (86. sejo v Portorožu, v okviru Združene vakuumske konference). Dr. Janez Šetina je bil v obdobju 2001-2004 tajnik Sekcije za vakuumsko znanost in tehnologijo (Vacuum science and technology division), v obdobju 2004-2007 pa predsednik. V tekočem obdobju (2007-2010) pa je predsedujoči Odbora za nagrade in štipendije (Awards and schollarship committee). Prof. Tabela 4: Predstavniki društva v IUVSTI obdobje predstavnik 1963-1974 dr. Evgen Kansky 1974-1980 dr. France Lah 1980-1986 dr. Jože Gasperič 1986-1992 prof. dr. Anton Zalar 1992-1998 prof. dr. Monika Jenko 1998-2004 mag. Andrej Pregelj 2004-2007 dr. Janez Šetina 2007- doc. dr. Miran Mozetič Opomba: V času Jugoslavije smo svojega predstavnika v IUVSTI imeli v okviru takratne Zveze društev za vakuumsko tehniko Jugoslavije (JUVAK), pri čemer so bili predstavniki brez izjeme iz Slovenije. dr. Miha Čekada Institut "Jožef Stefan", Ljubljana DRUŠTVO ZA VAKUUMSKO TEHNIKO SLOVENIJE SLOVENIAN SOCIETY FOR VACUUM TECHNIQUE DVTS, Teslova 30 1000 Ljubljana, Slovenija Tel.: (+386) 01 477 3405 Faks.: (+386) 01 477 3440 E-pošta: info@dvts.si VaOllO Splet: www.dvts.si Spoštovani! Vljudno Vas vabimo na proslavo 50-letnice delovanja društva, ki bo v hotelu Zlatorog v Bohinju 5. junija 2009 z začetkom ob 13. uri. Prihod članov društva Glasbeni utrinek - glasbena skupina PHD-research band Slavnostni nagovor predsednika DVTS Slovesno kosilo. Vmes glasba. Ob koncu kosila podelitev spominskih jubilejnih plaket in daril navzočim članom društva. Avtobusni izlet do Doma pri Savici, nato ogled slapa Savica (ob lepem vremenu) Sklep proslave in odhod avtobusa s povabljenci, člani DVTS, v Ljubljano Predsednik DVTS doc. dr. Miran Mozetič Program 13.00 1330 13.40 14.00-16.00 16.00-17.30 18.00 Vljudno Vas prosimo, da svojo namero o udeležbi na proslavi čim prej sporočite po telefonu. Kontaktne osebe: Janez Kovač (01) 477 3403, Uroš Cvelbar (01) 477 3536, Vincenc Nemanič (01) 477 3409 in Ruža Bolte (tajnica, (01) 477 3398). Sporočilo o udeležbi in prijavo za avtobusni prevoz lahko pošljete tudi po elektronski pošti: janez.kovac@ijs.si. Za prijavljene člane društva bomo organizirali tudi avtobusni prevoz iz Ljubljane, Teslova 30 (izpred stavbe bivšega IEVT-ja) z odhodom ob 11.30 in predvidenim povratkom ob 19. uri. Rok za prijavo: 31. maj 2009. Leading innovations, Our vacuum technology developments always keep us a step ahead! That holds true today, just as it did back when we invented the turbopump. 50 YEARS TURBO PUMPS PFEIFFERpHttCUUM 1958 TVP 500 Pumping speed N2: Rotational speed: Circumferential speed: Height: Width: Weight: 140 l/s 16,000 RPM 142 m/s 370 mm 680 mm 96 kg 2008 HiPace™ 300 Pumping speed N2: Rotational speed: Circumferential speed: Height: Width: Weight: 250 l/s 60,000 RPM 330 m/s 195 mm 144 mm 6kg PFEIFFER m-VACUUM SCAN d.o.o. Preddvor Phone: +3864 2750 200 ■ Fax: +3864 2750 240 ■ scan@siol.net Pfeiffer Vacuum Austria GmbH Phone: +43 1 89417 04 ■ Fax: +43 1 89417 07 ■ office@pfeiffer-vacuum.at