Název projektu
Vliv výrobních parametrů a podmínek provozování na mikrostrukturu a užitné vlastnosti kovových materiálů
Kód
SP2023/049
Předmět výzkumu
V rámci projektu budou řešeny dílčí výzkumná témata:
1. Vliv technologií tvářecích procesů a tepelného zpracování na mikrostrukturu ocelí,
2. Mikrostrukturní stabilita ocelí a svarových spojů během dlouhodobé expozice v energetických zařízeních,
3. Povrchové a korozní charakteristiky vybraných slitin,
která budou realizována na pracovištích Katedry materiálového inženýrství a recyklace, Katedry metalurgických technologií, Katedry chemie a fyzikálně-chemických procesů a CPIT. Řešitelské týmy a zapojení jednotlivých členů jsou popsány v příloze. Klíčovým pojítkem pro všechny výzkumné oblasti je studium mikrostruktury v závislosti na předchozích procesech výroby a podmínkách provozování při využití metod optické a elektronové mikroskopie. Mikrostrukturní parametry budou doplněny hodnocením mechanických a korozních vlastností. Jednotliví řešitelé z řad akademických pracovníků a doktorandů se budou podílet na více výzkumných aktivách a v současné době aktivně spolupracují.
Studium kombinovaného vlivu chemického složení materiálu, parametrů předchozí plastické deformace a rychlosti ochlazování z teploty tváření na druh i kinetiku jednotlivých fázových transformací umožňují přes optimalizaci parametrů závěrečného ochlazování velmi efektivní ovlivňování výsledných strukturních a mechanických vlastností za tepla tvářených výrobků.
Z důvodu zvýšení bezpečnosti, spolehlivosti a prodloužení životnost provozovaných energetických zařízení je nezbytné podrobné studium mikrostrukturní stability ocelí a svarových spojů, které představují nejkritičtější místa komponent energetických zařízení.
Povrchové a korozní charakteristiky povrchových úprav slitiny titanu připravené 3D tiskem představuje výzkumnou oblast s uplatněním nejen v lékařství. Hodnocení vybraných korozivzdorných ocelí vůči prostředí simulující biologickou aktivitu souvisí s problematikou mikrobiologické koroze v systémech pro rozvody a zásobníky teplé užitkové vody s teplotou pod 60 °C.
O výše popsaná témata projevily zájem firmy, např. Třinecké železárny a.s., ČEZ nebo Daikin.
V rámci projektu se předpokládá 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 a recyklace v oblasti přípravy metalografických výbrusů, světelné mikroskopie a digitální obrazové analýzy. V laboratořích elektronové mikroskopie budou využívány řádkovací (SEM) a prozařovací (TEM) elektronové mikroskopy, včetně technik EDX (energiově dispersní spektroskopie), EBSD (difrakce zpětně odtažených elektronů) a speciálních zařízení pro přípravu preparátů.
K modifikaci mikrostruktury progresivních technických materiálů budou rovněž využity postupy deformace a tepelného zpracování. Experimenty budou prováděny na bezkontaktním dilatometrickém modulu simulátoru deformací za tepla Gleeble 3800-GTC, v rámci ČR unikátním. K vyhodnocování výsledků bude využíván speciální CCT software fy DSI a komerční program Origin (pro numerické derivování křivek).
Pro studium korozní odolnosti progresivních technických materiálů, včetně odolnosti vůči vodíkové křehkosti, budou využita zařízení laboratoře koroze. Korozní odolnost bude studována pomocí elektrochemických zkoušek v prostředí simulujícím biologickou korozi a také bude hodnocena míra zcitlivění materiálu v tepelně ovlivněné oblasti svarových spojů metodou EPR-DL. Vodíková křehkost bude hodnocena metodou SSRT (Slow Strain Rate Test), difúzní charakteristiky vodíku budou stanoveny permeačními metodou.
Součástí projektu bude hodnocení mechanických vlastností progresivních technických materiálů. K charakterizaci vlastností materiálů bude využíváno technické vybavení Katedry materiálového inženýrství a recyklace a pracoviště CPIT, které umožňuje provádět statické i dynamické zkoušky.
Pro řešení diplomových prací v rámci studijního programu Materiálové inženýrství (specializace Progresivní technické materiály) a Metalurgické inženýrství (specializace Tváření progresivních kovových materiálů) a disertačních prací v rámci studijního programu Materiálové vědy a inženýrství, Metalurgické inženýrství i příbuzných studijních programů jsou výše uvedené experimentální metody hodnocení struktury a mechanických vlastností nezbytné. Řešitelské týmy a zapojení jednotlivých členů jsou podrobněji popsány v příloze.
Získané výsledky umožní prohloubit znalosti a dovednosti studentů i pedagogů v oblasti studia struktury a vlastností především pokročilých materiálů, včetně interpretace získaných výsledků v impaktovaných časopisech a ve sbornících mezinárodních konferencí. Výsledky řešení projektu přispějí k dalšímu zvýšení kvality pedagogického procesu.
Navrhovaný projekt částečně navazuje na ověřené postupy, výsledky a poznatky získané při řešení projektů SGS z předchozích let.
Rok zahájení
2023
Rok ukončení
2023
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel