Název projektu
Studium souvislostí mezi mikrostrukturou a vlastnostmi progresivních technických materiálů, mechanismy degradace a chování progresivních technických materiálů v různým provozních podmínkách
Kód
SP2022/33
Předmět výzkumu
Základním úkolem materiálového inženýrství je studium souvislostí mezi strukturou a vlastnostmi materiálů. Optimalizace vlastností progresivních technických materiálů je založena na řízeném ovládání jejich mikrostruktury, ať už postupy tepelného zpracování, mechanickým zpracováním nebo jejich kombinací, což se neobejde bez detailních znalostí vzájemných vztahů mezi strukturou a vlastnostmi materiálů. Technické materiály se často používají v metastabilním strukturním stavu a v průběhu jejich dlouhodobé exploatace může docházet k velmi pomalým změnám struktury směrem k termodynamicky rovnovážnému stavu. To je obvykle spojeno s určitým poklesem úrovně mechanických vlastností. To znamená, že pro zaručení bezpečného provozování součástí po celou dobu jejich návrhové životnosti jsou nezbytné detailní poznatky o procesech degradace struktury a vlastností materiálů v závislosti na podmínkách expozice, včetně vlivu pracovního prostředí.
Mezi základní metody hodnocení struktury materiálů patří světelná mikroskopie, metody využívající zfokusovaný svazek elektronů (řádkovací elektronová mikroskopie, prozařovací elektronová mikroskopie, rtg spektrální mikroanalýza) a rtg difrakční analýza. Jednotlivé experimentální metody mají své přednosti, ale i omezení, a proto je žádoucí využívat při charakterizaci strukturních parametrů technických materiálů několik různých metod.
Každá z metod strukturní analýzy vyžaduje specifickou přípravu vzorků, na jejichž kvalitě pak významně závisí výsledky strukturní analýzy. V rámci projektu se předpokládá široké zapojení studentů navazujícího a doktorského studia do přípravy vzorků z různých typů technických materiálů, do sběru experimentálních dat a interpretace získaných výsledků v rámci realizace jejich závěrečných, resp. disertačních prací. Projekt počítá s maximálním využitím zařízení Katedry materiálového inženýrství v oblasti přípravy metalografických výbrusů, světelné mikroskopie, digitální obrazové analýzy a řádkovací elektronové mikroskopie. V laboratoři elektronové mikroskopie RMTVC bude využíván řádkovací a prozařovací elektronový mikroskop, včetně technik EDX, EBSD a speciálních zařízení pro přípravu preparátů. Vzhledem k tomu, že v současné době katedra nedisponuje kvalitním zařízením pro rtg difrakční analýzu, předpokládá se spolupráce s externím pracovištěm.
K modifikaci mikrostruktury progresivních technických materiálů budou rovněž využity postupy tepelného zpracování v modernizované laboratoři tepelného zpracování. Pro studium korozní odolnosti progresivních technických materiálů, včetně odolnosti vůči vodíkové křehkosti budou využita zařízení laboratoře koroze.
Součástí projektu bude hodnocení mechanických vlastností progresivních technických materiálů. K charakterizaci vlastností materiálů bude využíváno technické vybavení katedry materiálového inženýrství, které umožňuje provádět zkoušky tvrdosti, tahové zkoušky, tlakové zkoušky, únavové zkoušky v módu tah - tlak, testy v tříbodovém ohybu a zkoušky vrubové houževnatosti podle Charpyho. V rámci projektu OP VVV byla vybudována laboratoř defektoskopie vybavená ultrazvukovým defektoskopem, defektoskopem vířivých proudů a ultrazvukovým tloušťkoměrem. Tyto metody nedestruktivní kontroly materiálů umožní rozšířit spektrum technik používaných na katedře materiálového inženýrství při charakterizaci kvality materiálů a komponent vyrobených z těchto materiálů. To by se mělo pozitivně projevit na kvalitě doktorských prací i závěrečných prací navazujícího magisterského studia.
Pro řešení diplomových prací v rámci studijního programu Materiálové inženýrství (specializace Progresivní technické materiály) a disertačních prací v rámci studijního programu Materiálové vědy a inženýrství i příbuzných studijních programů jsou výše uvedené experimentální metody hodnocení struktury a mechanických vlastností nezbytné.
Projekt počítá s řešením témat např.
Vliv agresivity prostředí na korozní odolnost K-drátů z korozivzdorné oceli
3D tisk - analýza lomových ploch
Analýza poškození ocelové hřídele převodovky eskalátoru
Creepové chování a mikrostruktura heterogenních svarových spojů P92/HR3C
EBSD analýza mikrostrukturních parametrů oceli AISI 316L připravené 3D tiskem metodou FDM
Hodnocení vlivu deformace na korozní charakteristiky slitiny Ti-6Al-4V v simulovaném biologickém prostředí
Hydrometalurgické zpracování pevných odpadů z galvanoven
Korozní odolnost štítků z oceli CrNi18-10 gravírovaných laserem
Materiály používané v zubním lékařství
Metalografická analýza defektů v AlSi7Mg odlitcích detekovaných při NDT kontrole
Optimalizace chemického složení mikrolegované oceli na bázi 34CrNiMo6 za účelem zvýšení životnostních a únavových vlastností
Ovlivnění materiálu (resp. jeho vlastností) různými metodami dělení
Porovnání vlastností poloautomatických a plně automatických svarových spojů
Studium chování CrMo oceli pro výrobu ocelových bezešvých vysokotlakých lahví v prostředí vodíku
Studium mechanizmu zadření hřídele a kluzného ložiska
Tepelná stabilita Ti zpracovaného SPD technologií
Tepelné vlastnosti vybraných typů laminátových struktur
Vliv deformace a charakteru prostředí na korozní vlastnosti oceli 1.4441
Vliv technologie patentování a tažení na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti ocelového drátu
Vliv technologie výroby na mezilamelární vzdálenost, pevnostní a únavové charakteristiky drátů pro oplety vysokotlakých hadic
Vliv tepelného zpracování na fázové přeměny slitiny TiAl6V4
Využitelnost NDT metod pro identifikaci původních značení na úmyslně odstraněných nebo pozměněných znacích se zaměřením na současné trendy rozvoje
Zvýšení užitných vlastností diamantových vrstev na bázi neželezných kovů
Získané výsledky umožní prohloubit znalosti a dovednosti studentů i pedagogů v oblasti studia struktury a vlastností především pokročilých materiálů, včetně interpretace získaných výsledků. Výsledky řešení projektu přispějí k dalšímu zvýšení kvality pedagogického procesu.
Navrhovaný projekt částečně navazuje na výsledky a poznatky získané při řešení projektů SGS z předchozích let.
Rok zahájení
2022
Rok ukončení
2022
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel