Název projektu
Studium termofyzikálních a termodynamických vlastností modelových kvaternárních systémů na bázi Fe-C-O-Cr, Fe-C-O-Ni a dalších anorganických materiálů za vysokých teplot
Kód
SP2019/90
Předmět výzkumu
Cílem projektu je termofyzikální a termodynamické studium kvaternárních systémů Fe-C-O-X (X=Cr, Ni) a dalších specifických anorganických materiálů za vysokých teplot. Cílem projektu bude získání původních poznatků o chování předmětných systémů (studium spadá do oblasti fyzikální chemie, chemické metalurgie a příbuzných oborů). Projekt bude zaměřen na experimentální a teoretické studium klíčových materiálových vlastností uváděných materiálů v závislosti na chemickém a také fázovém složení studovaných materiálů. Budou studovány také vztahy mezi vnitřní strukturou a výsledným chováním studovaných systémů v pevné i kapalné fázi (tavenině). Na základě získaných poznatků je předpokládána úprava stávajících modelů pro výpočet termofyzikálních a termodynamických dat studovaných a podobných systémů. Na základě dlouholetého studia, obdobné problematiky na pracovišti řešitele, budou zahájeny pilotní simulace s využitím umělých neuronových sítí (Artificial Neural Networks - ANN) zaměřeny na výpočet teplot fázových transformací a tepelných kapacit.
Pro dosažení stanovených cílů budou využity zejména metody termické analýzy. Dále bude prováděno studium povrchového, mezifázového napětí a viskozity vybraných materiálů. Daná oblast bude studována s využitím vlastního experimentálního vybavení a s využitím poznatků plynoucích z teoretického modelování metodou Calphad. Pro teoretické studium bude využit termodynamický SW Thermo-Calc (metoda CALPHAD) a kinetický SW Dictra s implementovanými termodynamickými a kinetickými databázemi. Pro teoretické studium bude dále také využíván SW IDS (Solidification analysis package) využívající phase field simulation method.
Předmětem výzkumu bude zejména studium termofyzikálních, termodynamických, kinetických a dalších materiálových vlastností anorganických materiálů (pokročilé kovové materiály – kovové slitiny na bázi Fe-C-O-Cr(Ni), vybrané speciální materiály pro vyspělé technologické aplikace s přidanou hodnotou…další anorganické materiály, jako jsou speciální jakosti ocelí, oxidické systémy nezatěžující životní prostředí - strusky,…). Studium bude zaměřeno na oblast teplot fázových transformací a jejich latentních tepel, studium fázových diagramů. Bude prováděn výzkum v oblasti tepelných kapacit studovaných materiálů, entalpií a dalších termodynamických funkcí v závislosti na teplotě v širokém teplotním rozmezí (20-2000 °C). Předmětem studia bude také dilatometrické studium za vysokých teplot (koeficient teplotní roztažnosti, hustota,…). Bude sledována souvislost mezi získanými vlastnostmi, chemickým, fázovým a strukturním složením. Předmětem studia budou materiály v pevné i kapalné fázi – taveniny kovů a oxidů. Budou využity metody termické analýzy: TG (Thermogravimetry), TA (Direct Thermal Analysis), DTA (Differential Thermal Analysis), DSC (Differential Scanning Calorimetry, resp. simultánní TG/DTA a TG/DSC) a dilatometrie. Budou využity špičkové přístroje pro termickou analýzu: Netzsch STA 449 F3 Jupiter, Netzsch DIL Supreme, Setaram SETSYS 18TM, Setaram Line 96 MHTC (vysokoteplotní kalorimetr), Setaram SENSYS, odporová pec Classic s optickým vybavením (CCD kamera) a viskozimetr Anton Paar.
Rok zahájení
2019
Rok ukončení
2019
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel