|
|
Studium biokeramického kompozitu na bázi hydroxyapatitu a bioskla
Virágová, Eliška ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem biokeramických kompozitních materiálů na bázi hydroxyapatitu (HAp) a bioskla (BG). Pro přípravu těchto materiálů byla zvolena metoda mokrého tvarování – elektroforetická depozice (EPD). Byla evaluována metodika přípravy a její vliv na relativní hustotu a distribuci pórů v připravených kompozitech. Bylo provedeno studium slinovacího procesu připravených kompozitních materiálů pomocí vysokoteplotní dilatometrie s následným vyhodnocením mikrostrukturních a mechanických vlastností. Bylo zjištěno, že pomocí EPD lze úspěšně připravit částicové kompozity, jejichž mikrostrukturní kvalitu ovlivňuje zejména elektrická vodivost suspenze. Při studiu kinetiky depozičního procesu bylo zjištěno, že EPD probíhá nejrychleji v suspenzi s nejnižší elektrickou vodivostí. Se zvyšujícím se obsahem BG v HAp rostla relativní hustota materiálů a také docházelo ke snížení četnosti a zvětšení průměru pórů. Při vysokoteplotní dilatometrii byl patrný pokles relativního smrštění se vzrůstajícím obsahem HAp ve struktuře. Pozorování mikrostruktury ukázalo krystalickou strukturu BG a otevřenou porozitu HAp, která je pro biokompatibilní materiály žádoucí. Fázové složení jednotlivých materiálů bylo určeno pomocí rentgenové difrakční analýzy. V rámci mechanických vlastností byl zjištěn nárůst tvrdosti a Youngova modulu pružnosti se vzrůstajícím obsahem BG v biokeramických kompozitech. Na základě získaných poznatků byl identifikován vhodný postup a materiálové složení pro plánovanou přípravu funkčně gradientního materiálu na bázi HAp a BG
|
|
|
Optimalizace 3D tisku a post-processingu pokročilé keramiky na bázi kalcium fosfátu
Valenová, Ludmila ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou hydroxyapatitových těles metodou aditivní výroby Lithography based ceramics manufacturing – LCM. Pro 3D tisk keramických těles byla použita fotocitlivá suspenze s hydroxyapatitovými částicemi. Byl zkoumán vliv parametrů tisku na výslednou makrostrukturu i mikrostrukturu, hustotu a rozměrovou přesnost. Snahou bylo získat hutné součástky po tepelném zpracování bez delaminace vrstev a optimalizovat následné technologické kroky: čištění a tepelné zpracování. Pozorováním mikrostruktury byla objevena mikroporozita na rozhraní tisknutých vrstev, která mohla způsobovat delaminaci vrstev. Pomocí vysokoteplotní dilatometrie byla zjištěna různá teplota začátku zhutňování ve směru podélném a kolmém na vrstvy, což by mohl být iniciační mechanismus pozorované delaminace vrstev. Rentgenovou difrakční analýzou bylo prokázáno jednofázové složení použitého prášku i u slinutých součástí. Ze získaných informací optimalizace čistícího procesu těles po 3D tisku byl jako vhodný čisticí prostředek navrhnut komerční produkt LithaSol 20 a efektivnější způsob čištění v ultrazvuku. Na základě termogravimetrické analýzy byl optimalizován cyklus tepelného zpracování, který při zachování hustoty, rozměrů a makrostruktury 3D tisknutých těles vedl k časové úspoře 49 hodin.
|
|
|
Vliv povlakování na lomové chování ledeburitické oceli
Šafář, Martin ; Jurči,, Peter (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá nástrojovou ocelí Vanadis 6. Popisuje přípravu vzorků pro zkoušku tříbodovým ohybem, pomocí kterého je zkoumán vliv drsnosti povrchu, vliv nitridace, povlakování a duplexního povlakování na lomové chování ledeburitické oceli. Především je zkoumána pevnost v ohybu a celková energie potřebná do lomu. Součástí práce je i zmapování a měření drsnosti povrchu jednotlivých povlaků. Toto měření je prováděno na konfokálním mikroskopu.
|
|
|
Pokročilé kompozitní konstrukční oceli pro použití v taveninách těžkých kovů
Husák, Roman ; Haušild, Petr (oponent) ; Vilémová,, Monika (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
Cílem disertační práce byla příprava nových, pokročilých typů ODS ocelí s předpokládaným použitím v prostředí tavenin těžkých kovů. Byla ověřena možnost nového směru tvorby oxidické disperze v mikrostruktuře ODS ocelí metodou vnitřní oxidace prvků. Metodou vnitřní oxidace prvků byly připraveny nové typy ODS ocelí zpevněných komplexními oxidy na bázi prvků z III. B a IV. B skupiny. Na základě analýzy poškození ODS ocelí v prostředí LBE byla navržena ochrana povrchu ODS oceli pomocí oxidické ochranné vrstvy. ODS ocel chráněná oxidickou vrstvou byla následně podrobena koroznímu testu v LBE. Pro experimenty byly zvoleny tři třídy chromových ocelí: feriticko-martenzitická ocel 9Cr1WMnVTa a feritické oceli 14CrWTi a 17Cr1Mo. Byly připraveny oceli bez oxidické disperze a oceli zpevněné oxidickou disperzí na bázi Y-Ti-O. Na připravených ocelích byla provedena série mechanických testů, které měly ukázat efektivitu působení oxidické disperze připravené metodu vnitřní oxidace a metodou přímého přidání oxidů. Bylo zjištěno, že oxid s výrazně vyšší tvrdostí nelze v průběhu mechanického legování plně rozrušit a vytvořit tak jemnou oxidickou disperzi. Bylo ověřeno, že oxidickou disperzi lze vytvořit jak z čistého prvku (vnitřní oxidaci), tak i přímým přidáním oxidu. Byly připraveny stejné typy ocelí zpevněných novými typy komplexních oxidů na bázi Y, Ce, Hf, La, Sc a Zr. Chemické analýzy prokázaly, že všechny přidané prvky mohou vytvořit komplexní oxidy yttria a přidaného prvku. Byly provedeny výpočtové analýzy vlivu matrice a oxidické fáze na zpevnění oceli na základě důkladné analýzy mikrostruktury připravených ODS ocelí. Bylo zjištěno, komplexní oxidy dokáží velmi efektivně zvýšit pevnost ocelí za pokojových a zejména za zvýšených teplot. Na základě provedených korozních testů 14Cr ODS oceli v prostředí tavenin Pb a LBE byla navržena ochrana povrchu ODS ocelí pomocí oxidické povrchové vrstvy. Účinnost ochranné vrstvy byla ověřena vysokoteplotním korozním testem oceli PM2000 v prostředí LBE. V průběhu korozního testu nedošlo k poškození ochranné vrstvy, i když došlo k prostupu atomů olova a bismutu oxidickou vrstvou.
|
|
|
Influence of lamine thickness on bifurcation appearance in ceramic laminate
Sorokina, Kristina ; Ševeček, Oldřich (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
In layered ceramic composite materials the internal residual stresses occur due to thermal expansion coefficient mismatch of individual layers. During cooling of layered composite from sintering temperature the layers start to shrink with different rate according to the thermal expansion coefficient. Permanent compressive and tensile residual stresses generate in individual layers if they are strongly bonded together. Magnitude of the residual stresses is controlled by volume ratio between two combined materials. In this work, ceramic laminates consisted of 7 and 9 alternated layers combining two different ceramic materials were prepared by sequential slip casting and electrophoretic deposition and subsequently studied. The prepared laminates were analyzed for existence of edge cracks in layers containing compressive residual stresses. By using results of 2D parametric numerical model and combination of compressive residual stress and layer thickness, the prediction of presence and absence of edge cracking were compared with the actual presence and absence of edge cracks in compressive layers. The crack bifurcation caused by edge cracks presence was studied on the 3D fracture surfaces reconstruction of laminate prepared after testing of flexural strength.
|
|
|
INFLUENCE OF THE DEPOSITION PARAMETERS ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF HVOF SPRAYED WC-CRC-NI COATING
Vražina, Tomáš ; Šulák, Ivo ; Poloprudský, Jakub ; Zábranský, K. ; Gejdoš, P. ; Hadraba, Hynek ; Čelko, L.
This paper investigates the influence of thermal spray parameters of the high-velocity oxygen fuel (HVOF) process on the properties of cermet coatings prepared from commercially available Amperit 551 WC-CrC-Ni powder. Three different processing parameters were applied to optimize the production process with the aim to achieve preeminent mechanical properties and fully dense material without microstructural defects. The deposition was carried out by a GLC5 gun. The velocity and temperature of powder particles in the spray stream were monitored by Accuraspray Tecnar diagnostic tool. The quality of deposited coatings was analyzed by means of light microscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction. The chemical composition of the used powder and sprayed WC-CrC-Ni coating was determined by energy dispersive spectroscopy. It was found that the spray parameters have a negligible effect on the resulting microstructure and phase composition of the coating. However, the porosity and surface roughness were significantly affected by the variation in process parameters. To assess the basic mechanical properties of HVOF sprayed coating instrumented Vickers hardness measurements were utilized. The coating hardness reached mean values over 1400 HV 0.1 and the indentation modulus varied from 152-279 GPa.
|
|
|
Příprava skafoldů na bázi kalcium fosfátů a oxidu křemičitého pro biomedicínské aplikace
Virágová, Eliška ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Částková, Klára (vedoucí práce)
Cílem této diplomové práce byla příprava porézních biokeramických skafoldů na bázi kalcium fosfátů a kalcium fosfátů dopovaných oxidem křemičitým, které budou vhodné pro aplikace vkostním tkáňovém inženýrství. Kpřípravě keramických pěn byly využity dvě technologie přípravy porézních struktur, a to templátová metoda a metoda přímého pěnění. První část diplomové práce je zaměřena na obecný popis kosterní soustavy, biomateriálů a metod přípravy vysoce porézních skafoldů s přehledem aktuálních publikovaných výsledků výzkumu porézních kalcium fosfátových keramik. Druhá část pak obsahuje popis a výsledky experimentální přípravy skafoldů uvedenými metodami. Postup přípravy metodou přímého pěnění byl optimalizován pro získání definované struktury. Skafoldy na bázi kalcium fosfátů s 0–20 hm.% SiO2 byly následně slinuty a studovány zhlediska materiálových charakteristik (fázové složení, velikost pórů aporozita, studium mikrostruktury pomocí skenovací elektronové mikroskopie (SEM)), bioaktivního chování (testy interakce sSBF a testy simulované degradace) amechanických vlastností scílem zhodnotit vliv dopování oxidem křemičitým ametody přípravy na stanovené charakteristiky připravených skafoldů. Oběma metodami byly připraveny skafoldy složené ze směsi hydroxyapatitu a/nebo trikalcium fosfátu a cristobalitu/wollastonitu se srovnatelnými porozitami vrozmezí 80–88 %. Velikost pórů u skafoldů připravených metodou přímého pěnění dosahovala intervalu 5–250 m, umetody templátové dosahovala velikost pórů až 430m. Testy interakce sSBF a testy simulované degradace potvrdily bioaktivní chování připravených skafoldů ajejich schopnost degradovat v simulovaných podmínkách. Skafoldy připravené metodou přímého pěnění vykazovaly lepší mechanické vlastnosti (pevnosti v tlaku až 1,8 MPa) než skafoldy připravené templátovou metodou. Stanovené charakteristiky ukázaly, že připravené skafoldy jsou vhodné a perspektivní pro potenciální aplikace vkostním tkáňovém inženýrství.
|
|
|
Metal Matrix Composites Prepared by Powder Metallurgy Route
Moravčíková de Almeida Gouvea, Larissa ; Novák, Pavel (oponent) ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Dlouhý, Ivo (vedoucí práce)
The development of new materials for applications in extreme environments is currently of a great importance in modern engineering technologies. Hence, the industries' requirement for enhanced structural performance of materials is constantly increasing. In the light of that, this study aims to evaluate promising compositions of high-entropy alloys for critical applications produced by powder metallurgy through a combination of mechanical alloying and solid state sintering. For comparative purposes, the selected compositions were produced by melting routes in liquid state as well, such as vacuum induction melting and subsequent casting or vacuum arc-melting. The powder metallurgy route enables a consequential development of metal matrix composites (MMC) via the manufacturing of oxide dispersed strengthened HEAs. This is possible due to inherent in-situ reactions during the process. In case of melting route fabrication, metallic materials with great differences in structures and related properties are manufactured, compared to those produced by powder routes. The produced MMCs and their melted counterparts are thoroughly studied. A comprehensive evaluation of the influence of the different processing methods, especially on the materials’ microstructural features and their mechanical properties is undertaken, including the effect of heat treatments on the phase transformations and stability of the materials.
|
|
|
Optimalizace 3D tisku a post-processingu pokročilé keramiky na bázi kalcium fosfátu
Valenová, Ludmila ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou hydroxyapatitových těles metodou aditivní výroby Lithography based ceramics manufacturing – LCM. Pro 3D tisk keramických těles byla použita fotocitlivá suspenze s hydroxyapatitovými částicemi. Byl zkoumán vliv parametrů tisku na výslednou makrostrukturu i mikrostrukturu, hustotu a rozměrovou přesnost. Snahou bylo získat hutné součástky po tepelném zpracování bez delaminace vrstev a optimalizovat následné technologické kroky: čištění a tepelné zpracování. Pozorováním mikrostruktury byla objevena mikroporozita na rozhraní tisknutých vrstev, která mohla způsobovat delaminaci vrstev. Pomocí vysokoteplotní dilatometrie byla zjištěna různá teplota začátku zhutňování ve směru podélném a kolmém na vrstvy, což by mohl být iniciační mechanismus pozorované delaminace vrstev. Rentgenovou difrakční analýzou bylo prokázáno jednofázové složení použitého prášku i u slinutých součástí. Ze získaných informací optimalizace čistícího procesu těles po 3D tisku byl jako vhodný čisticí prostředek navrhnut komerční produkt LithaSol 20 a efektivnější způsob čištění v ultrazvuku. Na základě termogravimetrické analýzy byl optimalizován cyklus tepelného zpracování, který při zachování hustoty, rozměrů a makrostruktury 3D tisknutých těles vedl k časové úspoře 49 hodin.
|
|
|
Vysoce entropické slitiny Cantorova typu zpevněné disperzí nitridů
Havlíček, Štěpán-Adam ; Moravčík, Igor (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
Vysoce-entropické slitiny (HEA – High Entropy Alloy) představují třídu konstrukčních materiálů založených na mísení pěti a více prvků v přibližně ekvi-atomárních poměrech. I přes neujasněnost jejich budoucího použití, představují HEA výrazně novou skupinu konstrukčních materiálů, kterým je v současné době věnována velká pozornost. Jednofá-zové HEA pevnostně selhávají při použití za zvýšených teplot. Zlepšení jejich vysokotep-lotní odolnosti bylo dosaženo vnesením disperze oxidů Al2O3 a Y2O3. Pro generalizaci pozitivního vlivu disperzí na mechanické vlastnosti za zvýšených teplot byly zvoleny čás-tice podobného charakteru. Jednalo se o disperzní částice nitridů: tvrdostně nekompatibil-ních AlN a tvrdostně kompatibilních BN. Částice byly rovnoměrně distribuovány uvnitř slitin pomocí mechanického legování a zhutněny metodou SPS (Spark Plasma Sintering). Nová konstrukční slitina dosáhla hustoty vyšší jak 96,5 % a přinesla přírůstek meze kluzu za laboratorní teploty až o 67 % a o 40 % za zvýšené teploty, při zachování homogenní distribuce vstupních prášku.
|
host ::
RSS.