|
|
Příprava nanokrystalických keramik z oxidu zirkoničitého
Vlček, Ondřej ; Prajzler, Vladimír (oponent) ; Šťastný, Přemysl (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá přípravou nanokrystalických keramik na bázi stabilizovaného oxidu zirkoničitého. První část práce je rešeršního typu a charakterizuje keramiky na bázi oxidu zirkoničitého. Zejména se zaměřuje na popis mechanismu zhouževnatění pomocí fázové transformace, metody přípravy takto zhouževnatěných keramických materiálů a použití těchto materiálů v praxi. Druhá, praktická část je věnována přípravě částečně stabilizovaného, nanokrystalického oxidu zirkoničitého dopovaného oxidem yttritým. K přípravě vzorků je využita metoda slip casting.
|
|
|
Rychlé slinování pokročilých keramických materiálů
Prajzler, Vladimír ; Salamon, David (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá rychlým slinováním pokročilých keramických materiálů, a to tetragonálního ZrO2 a Al2O3 v konvenční odporové peci. Tento přístup je umožněn speciální superkantalovou pecí schopnou vyvinout rychlosti ohřevu až 200 °C/min. Rychlým slinováním byly získány vzorky s relativní hustotou vyšší než 93 % u ZrO2, resp. 97 % u Al2O3, a to bez vytvoření trhlin v tělesech. Dosažené relativní hustoty v případě tetragonálního ZrO2 byly vyšší u vzorků s většími póry v keramickém polotovaru. Toto chování je odlišné od konvenčního slinování a vede k úvahám o přenosu tepla zejména radiací.
|
|
|
Vývoj mikrostruktury pokročilých oxidových keramických materiálů při rychlém slinování
Prajzler, Vladimír ; Chlup, Zdeněk (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vlivem rychlého beztlakého slinování na vývoj mikrostruktury pokročilých keramických materiálů, a to -Al2O3 a t-ZrO2 (dopovaného 3 mol% Y2O3) s velikostí částic od 60 nm do 270 nm. Vysoké a řízené rychlosti ohřevu (až do 2000 °C/min) byly umožněny použitím speciální odporové pece s výsuvným dnem. Aplikace rychlého slinování v řádu 100-200 °C/min umožnila přípravu hutných objemných těles bez viditelných defektů i trhlin. Vyšších hustot bylo dosaženo u slinutých vzorků připravených vyšším lisovacím tlakem, přičemž v řádu desítek minut byly připraveny vzorky s relativní hustotou vyšší než 99 % jak z Al2O3, tak i ze ZrO2., který se vyznačuje velmi nízkou hodnotou tepelné vodivosti. Odlišné chování vykazoval pouze TZ-3Y materiál, u kterého při rychlosti ohřevu větší než 10 °C/min vznikala gradientní core-shell struktura s hutným povrchem a porézním středem tělesa. V této práci bylo prokázáno, že přítomnost core-shell struktury není primárně způsobena teplotním gradientem vznikajícím při rychlém ohřevu. Její vznik je podmíněn přítomností nečistot, pravděpodobně na bázi chlóru, které po uzavření všech povrchových pórů způsobují nárůst tlaku uvnitř slinovaného tělesa a brání tak jeho dalšímu smršťování. Tepelným zpracováním keramického polotovaru při 1000 °C po dobu 10 hod před samotným rychlým slinováním byl tento jev eliminován a i u tohoto materiálu bylo dosaženo až 99,9 % teoretické hustoty.
|
|
|
Tailoring of microstructure of advanced ceramic materials by conventional and non-conventional sintering approaches
Prajzler, Vladimír ; Bermejo, Raúl (oponent) ; Bača,, Ľuboš (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
This doctoral study investigated microstructural evolution of selected oxide ceramic materials during conventional sintering (CS), rapid rate sintering (RRS), flash sintering (FS), and spark plasma sintering (SPS). Considering ceramics for structural applications, the relatively large (1cm3), defect-free, and nearly dense alumina and yttria-stabilized zirconia (YSZ) pellets with uniform microstructure were prepared by RRS. The RRS was also found as an optimal method for preparation of highly dense lead-free piezoelectric ceramics with the similar performance as obtained by more time- and energy-consuming CS. The SPS methods further improved the properties of lead-free piezoelectric ceramics, producing fully dense samples which is a good prerequisite for translucency, and thus, additional optoelectrical properties. The most optimal results – a full density and high piezoelectric performance – were attained by combining SPS and RRS approaches. The analyses performed in this study also pointed out the importance of elimination of volatile impurities prior to the rapid heating. Otherwise, these substances are trapped in the sintered ceramic, which in turn limits its final density. It was shown that the low final densities of RRS YSZ are connected to the entrapment of residual chlorine originating from powder synthesis. If residual chlorine was removed by high-temperature annealing of the green bodies before the onset of RRS, almost fully dense YSZ samples were obtained by following RRS. The negative effect of residual chlorine on densification was also visible in flash sintered YSZ samples. Moreover, the FS of YSZ often results in an accelerated grain growth in the sample core due to a higher temperature and electrochemical reduction. In the spectrum of our process parameters, it even led to abnormal grain growth (AGG). The strongly bimodal grain size distribution showed in this work was not reported in flash sintered YSZ before. The AGG was explained by two contributing factors – large sample size, which resulted in localization of electric current and formation of hot-spots, and overall accelerated grain growth kinetics in the specimen core caused by electrochemical reduction.
|
|
|
Příprava bezolovnatých piezokeramických materiálů pomocí nekonvenčních slinovacích metod
Sršeň, Maroš ; Prajzler, Vladimír (oponent) ; Pouchlý, Václav (vedoucí práce)
Keramické materiály, ktoré vykazujú piezoelektrické vlastnosti majú v súčasnej dobe celú radu využití v rôznych priemyselných odvetviach, ako napríklad v automobilovom priemysle alebo informačných technológiách. Najlepšími keramickými piezoelektrikami sú v súčasnej dobe materiály na báze olova, avšak tieto materiály vykazujú značnú toxicitu. Táto skutočnosť viedla k potrebe nájdenia zdravotne bezpečných a pre životné prostredie nezávadných materiálov na báze bezolovnatých piezoelektrických materiálov. Medzi týmito materiálmi sa ako dobrý kandidáti ukazujú materiály na báze KNN. Ich príprava však má svoje špecifikácie, a preto využitie konvenčných metód spekania nemusí viesť k požadovaným výsledkom. Práve z tohto dôvodu sa v posledných rokoch dostal do popredia výskum prípravy týchto materiálov pomocou nekonvenčných metód spekania- techník, ktoré k spekaniu využívajú elektrický prúd. Jednou z týchto metód je metóda Spark Plasma Sintering, ktorá je preto v posledných rokoch intenzívne skúmaná. V rámci experimentálnej časti práce boli pripravené keramické telesá na báze KNN. Spekanie prebehlo konvenčnou metódou s použitím laboratórnej pece, aj nekonvenčnou metódou Spark Plasma Sintering a výsledky boli porovnané. Pri spekaní obidvomi metódami boli získané kompaktné keramické telesá s vysokou relatívnou hustotou. Podarilo sa preukázať, že metódou Spark Plasma Sintering je možné pripraviť bezolovnaté piezoelektrické materiály, s vysokou relatívnou hustotou za pomerne krátky čas. Taktiež bolo potvrdené, že metóda Spark Plasma sintering má oproti konvenčným metódam spekania viaceré výhody, a že získané keramické telesá vykazujú pri spekaní touto metódou vyššiu relatívnu hustotu.
|
|
|
Tailoring of microstructure of advanced ceramic materials by conventional and non-conventional sintering approaches
Prajzler, Vladimír ; Bermejo, Raúl (oponent) ; Bača,, Ľuboš (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
This doctoral study investigated microstructural evolution of selected oxide ceramic materials during conventional sintering (CS), rapid rate sintering (RRS), flash sintering (FS), and spark plasma sintering (SPS). Considering ceramics for structural applications, the relatively large (1cm3), defect-free, and nearly dense alumina and yttria-stabilized zirconia (YSZ) pellets with uniform microstructure were prepared by RRS. The RRS was also found as an optimal method for preparation of highly dense lead-free piezoelectric ceramics with the similar performance as obtained by more time- and energy-consuming CS. The SPS methods further improved the properties of lead-free piezoelectric ceramics, producing fully dense samples which is a good prerequisite for translucency, and thus, additional optoelectrical properties. The most optimal results – a full density and high piezoelectric performance – were attained by combining SPS and RRS approaches. The analyses performed in this study also pointed out the importance of elimination of volatile impurities prior to the rapid heating. Otherwise, these substances are trapped in the sintered ceramic, which in turn limits its final density. It was shown that the low final densities of RRS YSZ are connected to the entrapment of residual chlorine originating from powder synthesis. If residual chlorine was removed by high-temperature annealing of the green bodies before the onset of RRS, almost fully dense YSZ samples were obtained by following RRS. The negative effect of residual chlorine on densification was also visible in flash sintered YSZ samples. Moreover, the FS of YSZ often results in an accelerated grain growth in the sample core due to a higher temperature and electrochemical reduction. In the spectrum of our process parameters, it even led to abnormal grain growth (AGG). The strongly bimodal grain size distribution showed in this work was not reported in flash sintered YSZ before. The AGG was explained by two contributing factors – large sample size, which resulted in localization of electric current and formation of hot-spots, and overall accelerated grain growth kinetics in the specimen core caused by electrochemical reduction.
|
|
|
Příprava bezolovnatých piezokeramických materiálů pomocí nekonvenčních slinovacích metod
Sršeň, Maroš ; Prajzler, Vladimír (oponent) ; Pouchlý, Václav (vedoucí práce)
Keramické materiály, ktoré vykazujú piezoelektrické vlastnosti majú v súčasnej dobe celú radu využití v rôznych priemyselných odvetviach, ako napríklad v automobilovom priemysle alebo informačných technológiách. Najlepšími keramickými piezoelektrikami sú v súčasnej dobe materiály na báze olova, avšak tieto materiály vykazujú značnú toxicitu. Táto skutočnosť viedla k potrebe nájdenia zdravotne bezpečných a pre životné prostredie nezávadných materiálov na báze bezolovnatých piezoelektrických materiálov. Medzi týmito materiálmi sa ako dobrý kandidáti ukazujú materiály na báze KNN. Ich príprava však má svoje špecifikácie, a preto využitie konvenčných metód spekania nemusí viesť k požadovaným výsledkom. Práve z tohto dôvodu sa v posledných rokoch dostal do popredia výskum prípravy týchto materiálov pomocou nekonvenčných metód spekania- techník, ktoré k spekaniu využívajú elektrický prúd. Jednou z týchto metód je metóda Spark Plasma Sintering, ktorá je preto v posledných rokoch intenzívne skúmaná. V rámci experimentálnej časti práce boli pripravené keramické telesá na báze KNN. Spekanie prebehlo konvenčnou metódou s použitím laboratórnej pece, aj nekonvenčnou metódou Spark Plasma Sintering a výsledky boli porovnané. Pri spekaní obidvomi metódami boli získané kompaktné keramické telesá s vysokou relatívnou hustotou. Podarilo sa preukázať, že metódou Spark Plasma Sintering je možné pripraviť bezolovnaté piezoelektrické materiály, s vysokou relatívnou hustotou za pomerne krátky čas. Taktiež bolo potvrdené, že metóda Spark Plasma sintering má oproti konvenčným metódam spekania viaceré výhody, a že získané keramické telesá vykazujú pri spekaní touto metódou vyššiu relatívnu hustotu.
|
|
|
Příprava nanokrystalických keramik z oxidu zirkoničitého
Vlček, Ondřej ; Prajzler, Vladimír (oponent) ; Šťastný, Přemysl (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá přípravou nanokrystalických keramik na bázi stabilizovaného oxidu zirkoničitého. První část práce je rešeršního typu a charakterizuje keramiky na bázi oxidu zirkoničitého. Zejména se zaměřuje na popis mechanismu zhouževnatění pomocí fázové transformace, metody přípravy takto zhouževnatěných keramických materiálů a použití těchto materiálů v praxi. Druhá, praktická část je věnována přípravě částečně stabilizovaného, nanokrystalického oxidu zirkoničitého dopovaného oxidem yttritým. K přípravě vzorků je využita metoda slip casting.
|
|
| |
|
|
Vývoj mikrostruktury pokročilých oxidových keramických materiálů při rychlém slinování
Prajzler, Vladimír ; Chlup, Zdeněk (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá vlivem rychlého beztlakého slinování na vývoj mikrostruktury pokročilých keramických materiálů, a to -Al2O3 a t-ZrO2 (dopovaného 3 mol% Y2O3) s velikostí částic od 60 nm do 270 nm. Vysoké a řízené rychlosti ohřevu (až do 2000 °C/min) byly umožněny použitím speciální odporové pece s výsuvným dnem. Aplikace rychlého slinování v řádu 100-200 °C/min umožnila přípravu hutných objemných těles bez viditelných defektů i trhlin. Vyšších hustot bylo dosaženo u slinutých vzorků připravených vyšším lisovacím tlakem, přičemž v řádu desítek minut byly připraveny vzorky s relativní hustotou vyšší než 99 % jak z Al2O3, tak i ze ZrO2., který se vyznačuje velmi nízkou hodnotou tepelné vodivosti. Odlišné chování vykazoval pouze TZ-3Y materiál, u kterého při rychlosti ohřevu větší než 10 °C/min vznikala gradientní core-shell struktura s hutným povrchem a porézním středem tělesa. V této práci bylo prokázáno, že přítomnost core-shell struktury není primárně způsobena teplotním gradientem vznikajícím při rychlém ohřevu. Její vznik je podmíněn přítomností nečistot, pravděpodobně na bázi chlóru, které po uzavření všech povrchových pórů způsobují nárůst tlaku uvnitř slinovaného tělesa a brání tak jeho dalšímu smršťování. Tepelným zpracováním keramického polotovaru při 1000 °C po dobu 10 hod před samotným rychlým slinováním byl tento jev eliminován a i u tohoto materiálu bylo dosaženo až 99,9 % teoretické hustoty.
|
host ::
RSS.