|
|
Youngův modul na rozhraní elastického a elastoplastického materiálu
Kocmanová, Lenka ; Haušild, P. ; Materna, A. ; Matějíček, Jiří
Příspěvek je zaměřený na určování Youngova modulu na ostrém rozhraní mezi dvěma materiály, kde jeden materiál je elastický a druhý elasto-plastický. K určení Youngova modulu byl použit 3D numerický model nanoindentace s kuželovým indentorem. Rozhraní mezi materiály je rovina s normálou kolmou ke směru vtisku. Cílem je simulovat spojení kovových a keramických materiálů.\nHodnoty Youngova modulu v závislosti na normované vzdálenosti od rozhraní jsou aproximovány inverzní beta distribucí a je určena závislost parametrů inverzní beta distribuce na velikost oblasti ovlivněné druhou fází. \n
|
|
|
Structural and Mechanical Characterization of Spark Plasma Sintered Tungsten
Čech, J. ; Haušild, P. ; Kocmanová, Lenka ; Matějíček, Jiří
The main objective of this paper is to describe the microstructure and mechanical properties of spark plasma sintered tungsten. The indentation tests, which are very advantageous because of their semi-nondestructive character and low requirements on the volume of investigated material, were carried out using Berkovich and spherical indenters. Indentation techniques with spherical indenters are less frequently used than those with sharp indenters but they offer variation of strain with the indentation depth and, therefore, they could be used for determination of stress-strain curves. Local stress-strain behavior obtained by this method showed good correspondence with the results of compression tests. Observation of the microstructure and the fracture surfaces helped to explain some phenomena which occurred during the mechanical testing
|
|
|
THERMAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF TUNGSTEN COMPACTS PREPARED BY SPS
Nevrlá, Barbara ; Vilémová, Monika ; Matějíček, Jiří
Tungsten is a promising candidate material for use in the tokamak device aimed at future production of nuclear fusion power. Here, tungsten is intended for the application in the part called first wall,with the function of a heat-resistant plasma facing armor.In the present work,two fractions of tungsten powder (2 and 4 μm) were used to prepare two consolidated samples by spark plasma sintering (SPS),using a combination of pressure,temperature and electric power.This sintering technique produces samples of near theoretical density which is positive for the application.Tungsten compacts were then studied to determine some basic thermal and mechanical properties, namely thermal conductivity using the laser-flash method and hardness by Vickers test.The measurements were focused on thermal conductivity of the compacts because high thermal conductivity is crucial for the material of tokamak first wall,loaded by high heat flux from the plasma.High hardness is desirable for good resistance
|
|
|
MATEMATICKÉ VYJÁDŘENÍ ELASTICKÉHO MODULU PRUŽNOSTI NA ROZHRANÍ DVOU MATERIÁLŮ
Kocmanová, Lenka ; Materna, A. ; Haušild, P. ; Matějíček, Jiří
Příspěvek je zaměřený na určování elastického modulu pružnosti na ostrém rozhraní mezi dvěma materiály. K určení elastického modulu pružnosti byl použit 3D numerický model nanoindentace s kuželovým indentorem. Nasimulovaný vzorek byl vytvořený z wolframu a oceli. Rozhraní je rovina s normálou kolmou ke směru vtisku. Je studován vliv vzdálenosti od rozhraní a hloubky vtisku. Dále byla vzdálenost od rozhraní normována hloubkou vtisku. Geometrická podobnost vtisků zapříčinila, že hodnoty elastického modulu pružnosti v závislosti na normované vzdálenost od rozhraní leží na jedné křivce. Tato křivka byla fitována beta funkcí a inverzní beta funkcí metodou nejmenších čtverců a beta funkcí vypočítanou jako nejmenší rozdíl ploch pod křivkou. Nejvhodnější pro fitování rozhraní byla inverzní beta funkce. Díky fitování bylo možné určit velikost oblasti ovlivněné druhou fází.
|
|
|
Určování mechanických vlastností pomocí instrumentované indentace kulovým indentorem
Čech, J. ; Haušild, P. ; Nohava, J. ; Matějíček, Jiří
Funkčně gradované materiály jsou využívány z důvodu postupné změny fyzikálních a mechanických vlastností, která je žádána v řadě technických aplikací. Jednou z možností, jak určovat mechanické vlastnosti jednotlivých fází, je instrumentovaná indentace kulovým indentorem. Jednotlivé vtisky jsou tvořeny posloupností zatížení a odtížení v jednom místě s postupně rostoucím maximálním zatížením. Zkoušky byly provedeny kulovým diamantovým indentorem o poloměru 20 μm pomocí nanoindentačního zařízení CSM NHT. Studovaný materiál (kompozit wolfram-ocel) byl připraven metodou spark plasma sintering (SPS). Výsledky pro jednotlivé fáze byly zpracovány metodikou Oliver-Pharr a křivky napětí-deformace přepočítány pomocí Taborova vztahu.
|
|
|
Tungsten coatings and free standing parts
Brožek, Vlastimil ; Ctibor, Pavel ; Matějíček, Jiří ; Mušálek, Radek ; Weiss, Z.
Tungsten powders, 20 – 100 µm in size, were melted in the jet of thermal plasma generated by a water-stabilized spray system WSP®. The molten tungsten was deposited on steel and graphite or boron nitride substrates, whereas the spray-ability itself was tested as well as cohesion with other substrates. One of the goals of this experimentation was to gain skills for covering variously shaped walls of nuclear fusion devices (Tokamaks). Also spraying of free-standing tungsten bodies was realized, by means of substrates easily machainable-out after deposition, as graphite and BN. Other option consists of covering a tungsten mesh or plates armored with tungsten wires. Protection of tungsten against oxidation in the plasma jet was a problem to be solved – the best results were gained with shroud gas, Ar with 7% hydrogen, and simultaneous placement of the substrates into graphite cells. The whole spray process was maintained to avoid temperatures over 700°C at which the oxidation is
|
|
|
Preparation of multiphase materials with spark plasma sintering
Mušálek, Radek ; Dlabáček, Zdeněk ; Vilémová, Monika ; Pala, Zdeněk ; Matějíček, Jiří ; Chráska, Tomáš
Spark plasma sintering (SPS), also called Field Assisted Sintering Technique (FAST), represents a novel method of preparation of sintered materials from powders. The main advantage of the SPS method is a high achievable heat rate (>200 °C/min) and high sintering temperatures (up to 2200 °C in our laboratory). Combination of high heating rate, rather high pressures (up to 80 MPa) and electric field fluctuations leads to an effective sintering and significant reduction of sintering time for both coarse-grained and nanocrystalline powders. Composite materials may be easily obtained by mixing or layering of different powders. The paper will introduce several examples of multiphase materials sintered by SPS at our institute and the establishment of procedures for routine testing of sub-sized specimens.
|
|
|
Tungsten-Steel Composites and FGMs Produced by Hot Pressing
Matějíček, Jiří ; Boldyryeva, Hanna ; Brožek, Vlastimil ; Čižmárová, E. ; Pala, Zdeněk
Tungsten-steel composites and FGMs are being developed for potential application in plasma facing components of fusion devices. In this study, uniform composites and graded layers produced from tungsten and steel powders by hot pressing were investigated. Formation of dense composites with uniform distribution and good bonding of the phases was observed. A thin layer of intermetallic phase Fe7W6 formed at the interfaces. Thermal and mechanical properties of the composites in the as-produced and annealed state were characterized.
|
|
|
Optimalizace vnášení prášku při plazmovém stříkání wolframu a mědi
Matějíček, Jiří ; Mušálek, Radek
Kompozitní povlaky na bázi wolframu a mědi mají uplatnění v řadě vysokoteplotních aplikací, např. vnitřní komponenty fuzního reaktoru. Pro plazmové stříkání je kritické vnášení prášku, k zajištění správného protavení částic a požadovaných vlastností povlaku. V této studii bylo vnášení optimalizováno s využitím diagnostiky částic v plazmatu, měření efektivity nanášení a základních vlastností povlaků. Na základě studie byly vytvořeny kompozity různého složení, včetně gradovaných vrstev.
|
|
|
Použití metody konečných prvků pro předpověď mechanických vlastností žárově nanášených vrstev
Mušálek, R. ; Kovářík, O. ; Matějíček, Jiří
Byla studována použitelnost metody konečných prvků pro předpověď mechanických vlastností žárových nástřiků. V prvním kroku byl vytvořen model idealizovaných kruhových pórů,. Byl vyhodnocen jejich vliv na mechanické chování struktury. V dalším kroku byl pomocí programu OOF2 ytvořen matematický model založený na skutečné struktuře nástřiku wolframu, který byl dále analyzován metodou konečných prvků v softwaru Abaqus CAE. Byly odhadnuty hodnoty Youngova modulu pružnosti v rovině nástřiku a ve směru stříkání. Odhady byly srovnány s reálnými daty.
|
host ::
RSS.