|
|
Ceramic materials and composites for advanced applications
Mařák, Vojtěch ; Částková, Klára (oponent) ; Michálková,, Monika (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
This thesis focuses on advanced oxide ceramics and particle and laminate composites. The materials studied include bioceramic hydroxyapatite, thermomiotic aluminium tungstate, and lead-free barium titanate-based piezoelectrics. These ceramics suffer from several limitations in their processing and properties, including the use of toxic stabilisers, low densification, susceptibility to cracking, undesirable chemical reactions, and poor mechanical and electrical performance. This work addresses these issues by tailoring individual processing steps and employing novel fabrication and treatment methods to optimise the desired performance of the materials. Plasma treatment of hydroxyapatite powder allowed electrophoretic deposition without toxic stabilisers, resulting in denser and crack-free coatings, as was also showcased on orthopaedic screws. Thermomiotic aluminium tungstate, known for its near-zero coefficient of thermal expansion, was synthesised by optimised co-precipitation to produce a powder with improved sinterability. Rapid pressure-less sintering and spark plasma sintering were used to densify the material to the highest density at the lowest temperature to date. The microstructural evolution of barium titanate piezoceramics was studied using rapid pressure-less sintering and radiation assisted sintering. The gained knowledge was used to sinter barium titanate-based particle composites with reinforcing tougher oxide ceramics. High reactivity between selected materials had a negative influence on the properties of the composites, and one of the reaction products was characterised in greater detail. Laminated composites were prepared by alternating barium titanate-based and dielectric zirconia layers. The high reactivity of piezoelectric materials was inhibited by the sintering strategy. In summary, this dissertation thesis aims to improve the understanding of ceramic material properties and processing techniques, provide insight into performance optimisation, and address critical limitations across diverse applications.
|
|
|
Transparentní YAG keramika
Nowak, Ondřej ; Šťastný, Přemysl (oponent) ; Trunec, Martin (vedoucí práce)
V této bakalářské práci byl proveden základní teoretický rozbor problematiky transparentních keramik, jejich přípravy a aplikací. V rámci práce byla vyrobena transparentní YAG keramika pomocí metod izostatického lisování za studena (CIP) a gelového lití (gelcasting). Byly připraveny keramické polotovary lisované při tlacích 700 MPa a 1000 MPa ze 2 různých suspenzí s různými Al2O3 prášky a 1 připravený gelovým litím. Poté byly polotovary vyžíhány k odstranění pojiv a vakuově slinuty (~10-3 Pa). Slinuté vzorky byly porovnávány na základě optických vlastností a mikrostruktury. Z důvodů lepších optických vlastností byla provedena analýza mikrostruktury pouze u vzorků lisovaných na 1000 MPa a gelově litých. Lisované vzorky vykazovaly obecně vysokou porozitu, jeden byl téměř úplně neprůhledný, druhý z nich byl průsvitný. Vzorek připravený gelovým litím téměř dokonale průhledný a bez porozity, avšak kvůli obsahu zrn nezreagovaného Y2O3 vykazoval mírný rozptyl skrz něj průchozího světla.
|
|
|
Vliv tloušťky materiálu na šířku a vlastnosti tepelně ovlivněné oblasti
Horák, Tomáš ; Slováček, Marek (oponent) ; Kubíček, Jaroslav (vedoucí práce)
Práce se zabývá svařováním vysokopevnostní oceli metodou MAG a vyhodnocení strukturních a rozměrových změn v závislosti na tloušťce materiálu. Byla zvolena ocel CREUSABRO 4800 za použití přídavného materiálu MEGAFILL 742 M. Vytvářel se návar o svařovacích parametrech 130 A, 20,7 V a posuvná rychlost 35 cm/min s rozkyvem 7 mm, na oceli tloušťky 3, 6, 10 mm. Následně se vytvářel návar na vzorky tloušťky 10 mm svařovacími parametry 300 A, 28,8 V, 35 cm/min s rozkyvem 7 mm, přičemž byl jeden ze vzorku předehřát na doporučenou teplotu. Byla vyhodnocována vzniklá struktura makro, mikro snímky a tepelně ovlivněná oblast.
|
|
|
Modifikace krystalografické textury austenitické oceli pomocí 3D tisku
Fábry, Adam ; Dočekalová, Kateřina (oponent) ; Koutný, Daniel (vedoucí práce)
Mikroštruktúra, a teda aj mechanické vlastnosti materiálu, závisia na rýchlosti ochladzovania a smere teplotného gradientu pri chladnutí, ktorý je možné pri aditívne vyrábaných kovových dieloch jednoducho ovplyvňovať. V predchádzajúcich výskumoch je táto zmena realizovaná zmenou skenovacej stratégie pri výrobe. Táto práca sa zaoberá modifikáciou kryštalografickej štruktúry materiálu X30Mn22 zmenou rýchlosti a výkonu lasera pri zachovaní konštantnej skenovacej stratégie meander bez rotácie. Za účelom zistenia použiteľných parametrov výroby bol vykonaný test jednoduchých zvarov, ktorý poskytol základ pre budúcu výrobu a testy objemových vzoriek. Na vyrobených objemových vzorkách bola pomocou porozity vyhodnocovaná vhodnosť použitých parametrov výroby objemu materiálu a mikroštruktúra dosiahnutá v priereze tejto vzorky vykreslená pomocou EBSD máp, kde došlo k zásadným zmenám mikroštruktúry len pomocou zmeny laserových parametrov výroby. Pre vybrané vzorky mikroštruktúry boli ďalej vyrobené ťahové vzorky a boli otestované ich mechanické vlastnosti. Výsledky ťahových skúšok ukázali medzi jednotlivými mikroštruktúrami rozdiely 18% pre medzu klzu a až 10% v prípade medze pevnosti. Najvýznamnejší rozdiel bol však v dosiahnutom module pevnosti v ťahu, ktorý sa líšil až o 27%. Práca poskytuje základné poznatky o modifikovaní a úprave štruktúry materiálu s vysokým obsahom mangánu zmenou nastavenia výkonu a rýchlosti lasera.
|
|
|
Tření titanových povrchů v implantologii
Heto, Matyáš ; Odehnal, Lukáš (oponent) ; Ranuša, Matúš (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaměřuje na třecí vlastnosti a odolnost proti opotřebení slitiny Ti6Al4V. Tato slitina je vhodná pro použití v ortopedických implantátech, například u prvního metatarzofalangeálního (MTP) kloubu v palci u nohy. Cílem je zkoumat různé metody povrchových úprav, které mohou snížit tření a opotřebení tohoto materiálu. V práci je popisován účinek nanášení DLC povlaků a vytváření mikrotextur nebo mikrostruktur na povrch implantátů ze slitiny Ti6Al4V. Byly realizovány testy párů kov na kov pomocí profilometru a tribometru v konfiguraci pin on plate. Výsledky ukazují znatelně vyšší součinitel tření u slitiny Ti6Al4V než u porovnávané slitiny CoCrMo. DLC povlak významně pomohl při snížení tření a opotřebení slitiny Ti6Al4V. To se nedá říct o dvou testovaných mikrostrukturách, u kterých vliv na pozorované tribologické vlastnosti nebyl prokázán. Z výsledků vyplývá důležitost povrchové úpravy slitiny Ti6Al4V pro použití v implantátech.
|
|
|
Získání 3D informací o struktuře vyvíjeného materiálu Si3N4 pro válcovávání legovaných drátů
Lövy, Vít ; Salamon, David (oponent) ; Chlup, Zdeněk (vedoucí práce)
Diplomová práce se věnuje využití metody 3D EBSD rekonstrukce pro analýzu keramického materiálu nitridu křemíku, určeného na válcovací stolice pro tažení drátů. Díky aplikaci této metody je možné zrekonstruovat zrnovou strukturu v daném objemu a stanovit základní mikrostrukturní parametry. V této práci je kladen důraz na vývoj vhodného postupu pro 3D rekonstrukci struktury tohoto materiálu. Zevrubně jsou popsány jednotlivé kroky od přípravy vzorku ze zkoumaného materiálu, přes nastavení parametrů analýzy až po vyhodnocení a vizualizaci zrnové struktury. Byl navržen zatím nepoužívaný tvar vzorku, který vede ke kvalitnějšímu a rychlejšímu pozorování a tím usnadňuje výslednou mikrostrukturní analýzu keramických materiálů. V této práci jsou také popsány parametry rekonstrukce, jakými jsou geometrie sestavy použité v mikroskopu bez nutnosti mechanického natáčení vzorku, či vliv zvodivění povrchu pomocí in-situ naprašování kovové vrstvy, nebo nastavení elektronového a iontového svazku. Dále jsou popsány dvě možnosti použití softwaru použitých pro výslednou generaci 3D informací o struktuře a posouzení jejich výhod a nevýhod. U zpracování dat 3D struktury materiálu je také posuzován vliv nastavení filtrace a dalších parametrů a jejich vliv na výsledné strukturní parametry.
|
|
|
Strukturní analýza austenitických svarových spojů
Procházka, Robert ; Foret, Rudolf (oponent) ; Havlík, Petr (vedoucí práce)
Bakalářská práce se věnuje strukturní analýze austenitických svarových spojů pomocí metod využívaných v oblasti materiálových věd. V teoretické části bakalářské práce je postupně popsána problematika svařování vysokolegovaných ocelí. Po obecném vymezení procesu svařování a svařitelnosti vysokolegovaných ocelí se práce dále zaobírá strukturní změny během svařování včetně vad. Ve druhé polovině teoretické části jsou rozepsány vybrané metody tavného svařování, které byly použity při zhotovování hodnocených svarů. V experimentální části je provedena strukturní analýza dodaných svarových spojů, která se sestává z hodnocení mikrostruktury, analýzy chemického složení a měření průběhu mikrotvrdosti.
|
|
|
Příprava slitiny na bázi nemísitelného systému Fe-Cu
Semerák, Petr ; Havlík, Petr (oponent) ; Jan, Vít (vedoucí práce)
Cílem této práce je příprava slitiny FeCuMn v ekvimolárním složení tavením a analýza vzniklé mikrostruktury. V teoretické části se práce zabývá mísitelností a využitím nemísitelných systému v praktických aplikacích. Dále je zde popsán vliv rychlosti ochlazování a vliv poměru složek nemísitelného systému Fe-Cu na vzniklou mikrostrukturu. Praktická část práce prezentuje mikrostrukturu slitiny FeCuMn, která byla připravena tavením v indukční peci v ochranné atmosféře argonu. Dále se praktická část zabývá chemickým složením a tvarem vzniklých fází. U slitiny FeCuMn je analyzována teplota tavení fází, rovněž je materiál deformován a je vyhodnocena tvrdost deformovaného a nedeformovaného materiálu. V následné diskuzi jsou výsledky z experimentální části uváděny do souvislostí s publikovanými výsledky experimentů jiných autorů.
|
|
|
Technologie svařování turbínových rotorů
Pivoňka, Vít ; Kubíček, Jaroslav (oponent) ; Daněk, Ladislav (vedoucí práce)
Práce se zabývá veškerými možnostmi, kterými lze svařit turbíny rotorů, a to jak kořen, tak výplň svaru. Všechny tyto metody jsou důkladně rozebrány a popsány jejich vlastnosti, především velikost vneseného tepla při svařování turbínových rotorů. Dále je v této práci popsána stavba struktury pomocí metalografického šetření a zkoušky svarů a materiálů, které se provádějí z důvodu kontroly, zda daný materiál a metoda svařování je vhodná ke svařování turbínových rotorů. V experimentální části jsou popsány všechny svary zhotovené za různých svařovacích parametrů, z těchto svarů je vybrán jeden, který dosáhl nejlepšího provaření kořene svaru. Tento svar je dále zkoumán na tvrdost a změnu mikrostruktury po svařování.
|
|
|
Vliv trajektorie elektronového svazku na vlastnosti povrchu oceli 42CrMo4
Mikuš, Tomáš ; Kouřil, Miloslav (oponent) ; Foret, Rudolf (vedoucí práce)
Práce se zabývá povrchovým kalením oceli 42CrMo4 elektronovým svazkem. Je studován vliv parametrů a zejména trajektorie elektronového svazku na výsledné vlastnosti a strukturu kalené vrstvy. Bylo zkoumáno kalení elektronovým svazkem jak bez natavení, tak i s částečným natavením povrchu. Struktury vzniklé po kalení vybranými trajektoriemi elektronového svazku byly porovnány se strukturami po kalení pomocí laseru a elektromagnetické indukce. Strukturní a fázová identifikace byla provedena pomocí SM, SEM a rentgenové difrakce. Na vzniklých kalených vrstvách byly měřeny průběhy tvrdosti.
|
host ::
RSS.