|
|
Extremely fast sintering of advanced ceramic materials
Tan, Hua ; Chlup,, Zdeněk (oponent) ; Sedláček,, Jaroslav (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Rapid sintering techniques, such as Spark Plasma Sintering (SPS), Flash Sintering (FS), Selective Laser Sintering (SLS), Induction Sintering (IS), and Microwave Sintering (MS), are designed to effectively and predictably control ceramic microstructure during the sintering process. Spark Plasma Sintering as one of the most novel rapid sintering technique has been studied for decades. There are three main features in SPS: direct Joule heating, pulsed direct current, and mechanical pressure. However, the mechanisms of these features are not clearly and fully addressed. This thesis was inspired by the increasing attention towards rapid sintering techniques and open scientific questions. The present study has four parts, investigation of ‘Field effect’, pulse pattern effect, pressure effect, and direct Joule heating. The results showed the negligible impact of the electromagnetic field during SPS according to the simulation as well as no ‘field effect’ was found during the experiments. While the effect of pulse pattern was significant, the TiO2 powder was sintered by pulse patterns 12:2 and 10:9 with the constant power input. Titania grain size increased one order of magnitude and 8% in density after application of the pulse pattern 10:9, while the amount of consumed energy remained constant. The variation of the effective power and contact resistance induced by the mechanical pulse are two main reasons accounting for the varying energy efficiency heating with different pulse patterns. The pressure timing effect also significantly influenced the SPS. The results showed that applying the pressure at 900 brought high density and small grain size of the sintered alumina nanopowder, leading to the best Vickers hardness. The interaction between pressure and vapor, leading to the different vapor transfer rate of the first sintering stage, was considered as a reason for the differences in microstructure (micropores, grain size, etc.). The timing of the mechanical pressure can also promote the densifying diffusion mechanisms during the second sintering stage, such as grain boundary diffusion and lattice diffusion. The direct Joule heating of the electrically conductive samples by direct electrical current passing through the sample leads to high internal and low measured temperature when sintering boron carbide (B4C) and its composites. Adding titanium alloy and silicon in B4C significantly increased the densification, which was the main reason for the change of mechanical properties. The sample doped by 1 vol. % of Ti alloy (B4C+1.0Ti) reached the hardness 3628.5 ± 452.6 HV1 (16.2% higher than pure boron carbide) with a fracture toughness 2.11 ± 0.25 MPam0.5. The sample doped by 0.5 vol. % of Si (B4C+0.5Si) achieved the hardness 3524.6 ± 207.8 HV1 (13.0% higher than pure boron carbide), the sample B4C+1.0Si achieved the highest fracture toughness 2.97 ± 0.03 MPam0.5 (15.6% higher than pure boron carbide). The grains of titanium doped composites became a bit larger and inhomogeneous compared with the pure boron carbide. In contrast, the grain size of silicon doped samples did not change compared with that of pure boron carbide. The secondary phase silicon carbide was well connected with the boron carbide matrix and showed a great strengthen effect on both the hardness and fracture toughness. This work examined various features of the SPS technique and their effect on ceramic materials, leading to a better understanding of this novel technique.
|
|
|
Nanokompozity s kovovou matricí
Chlupová, Monika ; Kohout, Jan (oponent) ; Zapletal, Josef (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá převážně nanokompozity s kovovou matricí (MMNC), jejichž výzkum započal teprve nedávno. V první části této práce jsou definovány kompozitní materiály obecně, přičemž větší část je věnována kompozitům s kovovou matricí (MMC), na níž jsou popsány i mechanismy zpevnění kompozitů, které se uplatňují i u kompozitů, které mají velikost výztuže v řádu nanometrů. Druhá část práce, je již zaměřena konkrétně na nanokompozity s kovovou matricí. Zde je nejdříve definován pojem nanokompozitních materiálů s kovovou matricí a jejich rozdělení, poté následuje definice výztuží, které je možné pro výrobu nanokompozitů použít, jsou zde popsány rovněž možnosti výroby těchto vyztužujících fází a také jejich vliv na strukturně mechanické vlastnosti výsledného kompozitu. Po této části následuje popis možných postupů výroby nanokompozitů s jejich výhodami a omezeními. V poslední části je nastíněno, jak by měl probíhat výzkum a vývoj těchto materiálů, aby mohly být v budoucnosti komerčně vyráběny a používány.
|
|
|
New nanodevices for electronics - fabrication and characterization
Márik, Marian ; Husák,, Miroslav (oponent) ; Mikulík,, Petr (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
This work proposes a technique for fabrication of a self-ordered nanostructures for electrical applications. The devices were prepared by anodic oxidation in two lengths and three different heat treatments. The structural characterization using SEM, TEM and EDX technics, respectively, were evaluated from structural and material point of view as well. The unique root structure of the highly self-ordered nanocolumn arrays was evaluated and compared after three different heat treatments: as anodized, vacuum annealed and air annealed, respectively. The possible crystallographic orientation of the columns was not observed, however the nano-crystallites under the root structures were found. The electrical study about the devices shown resistive switching behavior (RS), diode like behavior and a capacitive coupled diode like behavior as well. The active surface, from RS point of view, for the switching mechanism is at the top of the nanocolumns and the gold top electrode. The Schottky barrier height of the Ti/TiO2 interface was calculated with two methods, and it was lower than 1,11 eV for all three devices.
|
|
|
Optimalizace technologie a detekce defektů keramických struktur
Chyťa, Filip ; Otáhal, Alexandr (oponent) ; Skácel, Josef (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá problematikou defektů v keramických strukturách a pouz-drech, jejich detekcí a následnou optimalizací výrobního procesu, aby došlo k eliminaci těchto vad. První kapitola shrnuje keramické materiály v elektrotechnice a zabývá se konkrétně Al2O3 a materiálem GRANALOX 9620 F a optimalizací jeho výrobního procesu. Druhá kapitola pojednává o přípravě keramic-kého prášku a jeho následném zpracování. Třetí kapitola se zabývá detekcí defektů v takto vzniklých keramických pouzdrech, testováním jejich elektrických, teplotních a mechanických vlastností. V další kapitole se věnuji mému pracovnímu postupu, který jsem použil při výrobě pouzder, samotnému způsobu výroby a otestování pouzder včetně porovnání jejich vlastností.
|
|
|
Nanášení kovové vrstvy na keramické substráty pro úpravu povrchových vlastností
Dvorský, Vojtěch ; Kachlík,, Martin (oponent) ; Salamon, David (vedoucí práce)
Práce se soustředí na přípravu povlaku niklu na keramický (Al2O3) substrát. Depozice niklu byla provedena technikou bezproudého pokovování v lázni za různých kinetických podmínek. Rovněž byl zkoumán vliv rozměrů, tvarů a drsností povrchu keramických substrátů. Cílem bylo optimalizovat experimentální podmínky lázně pro přípravu tenkých homogenních kovových vrstev. Připravené povlaky niklu byly charakterizovány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie, EDX analýzy, mechanické profilometrie a pokovovací lázeň byla analyzována metodou UV-VIS spektrofotometrie. Modifikací procesu depozice bylo dosaženo souvislých povlaků niklu na keramickém substrátu a byl popsán kinetický mechanismus sledovaného experimentálního systému lázně.
|
|
| |
|
|
Pulse anodization of aluminium for nanoporous structures creation.
Bačová, Veronika ; Magát, Martin (oponent) ; Hubálek, Jaromír (vedoucí práce)
The work deals with finding suitable conditions for nanoporous structure on aluminium foil. The work describes the nanopororous structur creation process and its preparation. The diameter of the created pores was 5 to 20 nm. The current density dependence on applied voltage pulse was observed. All the results were analyzed with SEM analysis. For the determination of reduction potential of nickel and gold the Cyclic Voltammetry was used.
|
|
|
Eliminace vzniku oxidů pří svařování AL slitin
Vagunda, Pavel ; Kocich, Radim (oponent) ; Sigmund, Marian (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá hledáním příčiny vzniku oxidů ve svarovém spoji, které mají dopad na vznik defektů s nimi spojenými. Cílem bylo určit místa v technologickém postupu, která mohou mít největší vliv na jejich vznik. Vytipována byla tato místa: vliv času skladování, vliv svářeče a vliv čistícího efektu oblouku. Proběhlo svaření vzorků simulující tyto vlivy na svarech typu Y a HY s neúplným průvarem. Nejvíce dat k zhodnocení poskytla makroskopická kontrola. U většiny vzorků se vlivem oxidů objevovaly defekty v kořeni svaru. Následně byla posouzena jejich přípustnost. Z vyhodnocení bylo zjištěno, že největší eliminace je dosahováno výrazně zvýšeným čistícím účinkem oblouku. Ostatní vlivy neprokázaly významné rozdíly. V závěru je navržen technologický postup, který spočívá v úpravě polotovarů nebo umístění svaru tak, aby v místě svaru došlo k plnému provaření kořene a vznikl tak spoj, který by nepodléhal negativním vlivům spojených s oxidy.
|
|
| |
|
|
Příprava a charakterizace vzorků pro studium vlivu povrchových plasmonových polaritonů na růst ostrůvků na površích
Závodný, Adam ; Kolíbal, Miroslav (oponent) ; Čechal, Jan (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá přípravou a studiem růstu tenkých vrstev kobaltu a termální stabilitou multivrstvy Al2O3/Au/SiO2/Si. Jako substrát pro růst tenkých vrstev byl použit krystalický křemík povrchově upraven dvěma způsoby: SiO2/Si(111) a Al2O3/SiO2/Si(111). Růst vrstev byl prováděn pomocí efuzní cely. Růst kobaltových vrstev je zkoumán v závislosti na depoziční teplotě substrátu, typu substrátu a množství deponovaného materiálu. Připravené vrstvy jsou studovány použitím rentgenové fotoelektronové spektroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil.
|
host ::
RSS.