|
|
Efektivní obrábění nových keramických materiálů
Sámelová, Vendula ; Sedlák, Josef (oponent) ; Vrba, Vladimír (oponent) ; Humár, Anton (vedoucí práce)
Pokročilá keramika se dlouhodobě drží na předních příčkách seznamů perspektivních materiálů pro high-tech aplikace. Nejčastějším problémem jsou vysoké náklady na design, výrobu a opracování keramických dílů. Hlavním smyslem rozvoje technik zpracování keramiky je tedy cenově přijatelná, velkoobjemová výroba. Disertační práce je zaměřena na broušení karbidu křemíku SiC. Jedná se o materiál, který díky svým vynikajícím vlastnostem, nachází uplatnění při konstrukci strojních součástí. Hluboká znalost procesu broušení diamantovými kotouči je důležitá proto, že se jedná o jednu z dokončovacích metod obrábění a má tedy přímý vliv na kvalitu a pevnost dílů vyrobených z SiC. Stěžejní je zde otázka celkové kvality povrchu součástí po broušení diamantovým kotoučem a znalost faktorů, které mají na kvalitu povrchu vliv. Mezi tyto faktory patří zejména vibrace při broušení. Hlavním smyslem práce je vytvoření systému konkrétních vědecko-technických informací, které umožní aplikovat optimální technologické postupy při zpracování keramických součástí. Teoretická část práce obsahuje rozbor současného stavu poznání v oblasti obrábění keramiky, detailní rozbor procesu broušení keramiky diamantovými kotouči, teorii zpracování signálu a rozbor metod hodnocení kvality povrchu. Experimentální část obsahuje analýzu a diskuzi výsledků získaných při monitorování procesu broušení karbidu křemíku diamantovým brousicím kotoučem. Různými diagnostickými metodami byla potvrzena přítomnost kmitání o frekvenci blízké otáčkové frekvenci nástroje, které mělo zásadní, negativní vliv na kvalitu povrchu vzorků. Vibrační diagnostikou byl lokalizován konkrétní zdroj kmitání (upnutí obrobku) a následně byl odstraněn.
|
|
|
Electroerosion wire cutting of technical ceramics
Habovštiaková, Mária ; Mouralová, Kateřina (oponent) ; Osička, Karel (vedoucí práce)
The presented diploma thesis deals with the issue of wire electrical discharge machining of SiSiC ceramics. The first part explains the principles of electrical discharge machining, describes the WEDM technology and presents the properties of the advanced ceramics. The second part consists of a detailed analysis of the cutting process of eighteen samples obtained with systematically changing process parameters. Based on the obtained results from EDX analysis, SEM electron microscopy and topography there was performed an analysis of the influence of process parameters on the cutting speed, surface roughness, kerf width and number of wire breaks with usage of the selected brass cutting wire. From the evaluated results it was possible to select a combination of parameters that ensured a stable machining process.
|
|
|
Processing of Electroceramic Materials for Advanced Applications
Kachlík, Martin ; Petzelt, Jan (oponent) ; Bartoníčková, Eva (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
The doctoral thesis is focused on processing of advanced ceramic materials with interesting physical properties. The materials were prepared by solid-state resp. hydrothermal syntheses. The first investigated material described in this work is EuTiO3 perovskite ceramics. Absence of thermodynamic data of this system led to extensive experimental research of proper processing conditions. Three mixtures of different powder precursors (Eu2O3 with Ti2O3 resp. TiO2 – rutile or anatase) were homogenized by planetary ball mill and formed by isostatic pressure of 300 MPa. These cylindrical green bodies were sintered conventionally in reducing atmospheres (Ar + 7 % H2 resp. pure H2) or by Spark Plasma Sintering (SPS). The influence of the sintering technique, temperature, atmosphere composition and dwell time on final density and phase purity was discussed. The investigation resulted in successful processing of phase pure EuTiO3 ceramic with relative density higher than 95 % of theoretical density (%TD). According author’s best knowledge, it is up to now the best bulk EuTiO3 ceramic sample. The importance of this achievement is also declared by four publications in respected journals where the properties of these samples were presented. The infra-red reflectivity spectra of prepared materials were compared with data from literature. It was proven that only single phase samples with low content of porosity are suitable for establishing their real (undistorted) physical properties. The next research was aimed on processing of Eu0.5Na0.5TiO3 ceramics by hydrothermal syntheses (HTS). The HTS were performed in highly alkaline environment of NaOH resp. KOH solution at temperature range 220 – 250 °C. The experiments with varied precursors (EuCl3 and TiCl4) and reductant agent concentrations led to processing of pure Eu0.5Na0.5TiO3 perovskite ceramic powder with submicron cubic particles. Another titanate - MgTiO3 - was synthetized by solid-state reaction from MgO and TiO2 powder mixtures. The mixtures were mechanically activated in ball mill for 0, 10, 40, 80 resp. 160 min. The green bodies were formed by isostatic pressure of 300 MPa and sintered by two different approaches. The first batch of samples was sintered by two-step sintering technique at 1300 °C (30 min) and 1200 °C (20 h). The second set was sintered conventionally at 1300 °C resp. 1400 °C for 30 min and post-sintered by Hot Isostatic Press (HIP) at 1200 °C resp. 1280 °C. The phase pure MgTiO3 samples with relative density higher than 93 %TD were reached after post-sintering by HIP at 1280 °C for 3 hours in Ar atmosphere and pressure of 200 MPa. The last studied material was Ba(Ca)Ti(Zr)O3 lead-free piezoceramics, which was prepared by solid-state reaction from powder mixtures milled by planetary ball mill at different conditions. The pressure-less sintering of isostatically pressed bodies (300 MPa) at 1200, 1300, 1400 resp. 1500 °C for 1 h in air was performed. The processing condition needed for single phase perovskite Ba0.85Ca0.15Ti0.9Zr0.1O3 ceramics with required microstructure were studied. The single phase Ba(Ca)Ti(Zr)O3 sample with relative density 96 %TD was successfully prepared. Our results proved the importance of careful choice of the processing techniques and their variables for reaching of desired microstructure and phase composition of advanced electroceramics and therefore for proper evaluation of their physical properties.
|
|
|
Nekonvenční slinování pokročilých keramických materiálů
Suchý, Václav ; Kachlík, Martin (oponent) ; Pouchlý, Václav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá nekonvenčními metodami slinování pokročilých keramických prášků. V první části práce byla provedena teoretická literární rešerže o slinování keramických materiálů a mechanismech samotného slinování. Závěr teoretické části je věnován nekonvenčním metodám slinování keramických prášků. V praktické části byly provedeny praktické experimenty slinování keramických prášků (kubický ZrO2 dopovaný 3mol% Y2O3) za pomoci externího elektromagnetického pole, konkrétně metodou Flash sintering. Výsledky potvrdily možnost přípravy pokročilého keramického materiálu pomocí metody Flash sintering, kdy bylo získáno těleso o výsledné relativní hustotě 95,9% s velikostní zrn 0,22m.
|
|
|
Slinování pokročilých keramických materiálů s kubickou strukturou
Hrubý, Jan ; Pouchlý, Václav (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá literární rešerší na téma přípravy pokročilých keramických materiálů. Srovnává také slinování a vlastnosti kubických keramických materiálů s keramickými materiály s jinými krystalovými mřížkami. Experimentální část se věnuje přípravě tetragonální ZrO2 keramiky (dopované 3mol% Y2O3) a kubické ZrO2 keramiky (dopované 8mol% Y2O3). Pro tuto přípravu bylo využito vícestupňového slinování s kombinací beztlakého slinování a izostatického lisování za horka (HIP). Cílem bylo připravit hutnou keramiku s homogenní mikrostrukturou. Dalším studovaným materiálem byl kubický Y2O3 s mikrometrovou velikostí vstupních částic. U slinutých vzorků byla studována mikrostruktura a optické vlastnosti.
|
|
|
Slinování pokročilých keramických materiálů
Pouchlý, Václav ; Svoboda, Jiří (oponent) ; Ptáček, Petr (oponent) ; Maca, Karel (vedoucí práce)
Jedním z klíčových kroků v procesu výroby keramických materiálů je slinování. V posledních letech byly vyvinuty nové slinovací metody, kdy podle svých autorů pomocí změny teplotního profilu při slinování dovedou docílit jemnější mikrostruktury, tj. při stejné relativní hustotě dosáhnout menší velikosti zrn slinuté keramiky. Tato práce se zabývá vlivem dvojstupňového slinování na výslednou mikrostrukturu oxidových keramických materiálů. Získané experimentální výsledky ukázaly, že efektivita dvojstupňového slinování na výslednou mikrostrukturu se zvětšuje se symetrií krystalové mřížky použité keramiky. Dále se práce zabývá vysokoteplotní dilatometrií a konceptem Master Sintering Curve, který byl použit pro nalezení aktivační energie slinovacího procesu a rozdílných slinovacích mechanismů v průběhu slinování. Aktivační energie slinování byla porovnána s aktivační energií růstu zrn s cílem nalézt kinetické okno, které podle autorů teorie dvojstupňového slinování umožňuje slinovat bez růstu zrn. Metoda Master Sintering Curve byla taktéž použita v případě slinování za přítomnosti tlaku, kde při slinování metodou Spark Plasma Sintering pomohla odhalit a kvantifikovat aktivační energie jednotlivých slinovacích mechanismů, a umožnit přípravu transparentního tetragonálního ZrO2.
|
|
|
Pokročilé heterostrukturní keramické materiály
Drdlík, Daniel ; Lapčík,, Lubomír (oponent) ; Veselý, Michal (oponent) ; Cihlář, Jaroslav (vedoucí práce)
Disertační práce se zabývá pokročilými keramickými materiály připravenými elektroforetickou depozicí (EPD). Při studiu bylo použito vertikální uspořádání EPD v režimu konstantního proudu. Připravené depozity z oxidu hlinitého (Al2O3), oxidu zirkoničitého (ZrO2) a jejich kompozitů byly hodnoceny po stránce morfologie (obrazové strukturní analýzy), fyzikálních vlastností (výtěžky depozice, hustota, drsnost povrchu depozitu) a mechanických vlastností (tvrdost, lomová houževnatost, modul pružnosti). Ve stabilizovaných isopropanolových disperzích obsahující Al2O3 nebo ZrO2 částice bylo zjištěno, že na povrchu zmíněných amfoterních oxidů dochází v přítomnosti kyselého nebo zásaditého stabilizátoru k tvorbě povrchového náboje opačného znaménka (inverzního náboje) než je tomu v případě vodných disperzí. Byl navržen model „inverzní“ stabilizace částic oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého. Tento typ elektroforetické depozice byl hlouběji prostudován v přítomnosti kyselých stabilizátorů. Na základě získaných výsledků (-potenciál a elektrická vodivost disperze, výtěžky EPD, hustota depozitu, drsnost povrchu depozitu atd.) bylo zjištěno, že nejvhodnějším typem kyselého stabilizátoru je kyselina monochloroctová. Disperze obsahující isopropanol, kyselinu monochloroctovou, Al2O3 nebo ZrO2 byly studovány z hlediska kinetiky EPD zahrnující vývoj nové metodiky měření kinetiky EPD a vlivu kinetiky na finální vlastnosti připravených depozitů. Pomocí dobré znalosti kinetiky EPD byly připraveny optimalizované vrstevnaté materiály (Al2O3/ZrO2 – lamináty) s definovanou tloušťkou vrstev. Tyto materiály obsahující 100-150 vrstev Al2O3 a ZrO2 s pevně vázaným rozhraním byly studovány z hlediska vnitřních napětí a jejich vlivu na šíření trhliny keramickým laminátem. Bylo zjištěno, že majoritní podíl na odklánění trhliny měla tlaková vnitřní napětí, tj. čím větší byl podíl tlakových napětí v laminátu, tím větší byl odklon trhliny. Tato práce přinesla nové poznatky v oblasti stabilizace keramických disperzí v nevodných prostředích a přípravy pokročilých heterostrukturních keramických materiálů.
|
|
|
Vliv parametrů uniaxiálního lisování na výsledné vlastnosti keramiky pro balistické aplikace
Malý, Martin ; Roleček, Jakub (oponent) ; Kachlík, Martin (vedoucí práce)
V této bakalářské práci byla provedena literární rešerše přípravy pokročilých keramických materiálů se zaměřením na uniaxiálnímu lisování a literární rešerše z oblasti personální balistické ochrany. Experimentální část byla věnována přípravě objemové Al2O3 keramiky uniaxiáním lisováním. U vylisovaných a slinutých vzorků byla stanovena relativní hustota výlisků i následně slinutých keramických těles. Získané výsledky byly diskutovány z hlediska vlivu rozměrů výlisků, lisovacího tlaku a výdrže na lisovacím tlaku. U vybrané série těles byla stanovena tvrdost dle Vickerse. Výsledkem experimentální práce bylo úspěšné určení optimálních parametrů procesu uniaxiálního lisování z hlediska relativní hustoty a dosažené tvrdosti slinutého Al2O3 tělesa vyrobeného z komerčně dostupného prášku. Takto připravené materiály jsou vhodné pro aplikaci v oblasti balistické ochrany.
|
|
|
Tisk tvarově složitých součástí technologií DLP tisku keramických materiálů
Popek, Tomáš ; Roleček, Jakub (oponent) ; Spusta, Tomáš (vedoucí práce)
Tato práce je zaměřena na charakteristiku pokročilé keramiky, základní principy 3D tisku a rozdělení metod pro 3D tisk keramických materiálů. Dále se zabývá odstraňováním pojiva z vytištěných vzorků, následným slinováním a s těmito procesy spojenou TGA analýzou a vysokoteplotní dilatometrií. Pro tisk keramických součástí byl použit keramický prášek Al2O3, ze kterého byly připraveny dvě suspenze s hmotnostním plněním 60 a 65 %. Tyto součásti byly postupně podrobeny TGA analýze a vysokoteplotní dilatometrii. Výsledky z obou měření byly použity ke stanovení debindovacího a slinovacího cyklu. Debindování proběhlo ve vakuu na teplotě 410 . Vlivem toho hmotnosti poklesly na 63,91 ± 0,45 % a 68,62 ± 1,08 % původních hmotností. Součásti byly slinovány 120 minut na teplotě 1550 a poté došlo ke změření relativních hustot, které byly 87,89 ± 1,05 % a 88,36 ± 0,81 %. Tvarově složitými součástmi byly turbína o výšce h = 4,4 mm a průměru d = 27 mm, dále šroub se šestihrannou hlavou o délce 20 mm a závitem M8 a matice o výšce 6,5 mm a šířce 13 mm se závitem M8.
|
|
|
Využití 3D tisku k přípravě pokročilých keramických materiálů
Klusáček, Martin ; Kachlík, Martin (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
V této závěrečné práci jsou shrnuty hlavní metody 3D tisku sloužící ke tvarování pokročilé keramiky, vzájemné srovnání a zmínění jejich předností a nevýhod. V experimentální části byly připraveny dva druhy keramických suspenzí, které byly použity k ověřování možnosti využití komerčně dostupné 3D tiskárny k automatizovanému odlévání do silikonových forem a k přímému tisku 2D tvaru. Následně byly analyzovány výsledky na základě reprodukovatelnosti metody a relativních hustot vzorků. Z hlediska hmotností jednotlivých odlitků bylo dosaženo přesnosti 5,3 % a bylo zjištěno, že lze dosáhnout relativní hustoty vzorků přes 98 % s přesností 1 %.
|
host ::
RSS.