Projekty řešené v aktuálním roce

Vliv výroby, parametrů zpracování a degradačních mechanismů na výsledné materiálové vlastnosti a životnost konstrukčních materiálů

SP2024/062

V rámci projektu budou řešeny dílčí výzkumná témata: 1. Vliv výrobních procesů a následného zpracování na výsledné mechanické a technologické vlastnosti kovových i nekovových materiálů; 2. Studium mikrostrukturních změn technických materiálů; 3. Degradační mechanismy a jejich vliv na životnost kovových materiálů, která budou realizována na pracovištích Katedry materiálového inženýrství a recyklace a Katedry chemie a fyzikálně-chemických procesů. Řešitelské týmy a zapojení jednotlivých členů jsou popsány v příloze. Klíčovým pojítkem pro všechny výzkumné oblasti je vztah mikrostruktury a užitných vlastností v závislosti na předchozích procesech výroby a podmínkách provozování při využití metod optické a elektronové mikroskopie. Mikrostrukturní parametry budou doplněny hodnocením především mechanických, korozních vlastností a technologických vlastností. Jednotliví řešitelé z řad akademických pracovníků a doktorandů se budou podílet na více výzkumných aktivách a v současné době aktivně spolupracují. Klíčem k úspěšnému řešení projektu je však také zapojení studentů navazujícího magisterského studia, kteří díky tomu získají unikátní zkušenosti s výzkumnou činností. Z důvodu zvýšení bezpečnosti, spolehlivosti a prodloužení životnost provozovaných částí energetických zařízení je nutné aktivně propojit mikrostrukturní charakteristiky s výsledky z destruktivního i nedestruktivního testování tak, aby bylo možné včas predikovat vznik a vývoj vad v materiálech pro konstrukční prvky energetických zařízení. Materiály vyrobené aditivními metodami si v poslední dekádě stále častěji nachází své místo v klíčových průmyslových aplikacích, V rámci projektu proto budou hodnoceny užitné a technologické vlastnosti slitiny M300 vyrobené metodou SLM. Z důvodů snížení energetické, ekonomické i ekologické zátěže budou používány i tzv. recyklované prášky. Cílem této části je pak určit vliv opakovaného použití vstupní suroviny na výslednou kvalitu výrobků z hlediska materiálových charakteristik. V rámci degradačního působení plynných atmosfér bohatých chlorem vzniká riziko vzniku korozního poškození konstrukcí, které v tomto prostředí pracují. Proto bude v rámci projektu jedna z výzkumných aktivit také směřovat k odhalení vztahu mezi koncentrací chloru ve vzdušném prostředí a životností konstrukcí, které jsou těmto atmosférám vystaveny. V návaznosti na energetickou politiku budou také aktivně řešena témata spojená s vlivem a degradačním působením vodíku na vybrané druhy materiálů, hodnoceny budou především procesy vedoucí k selhání kovových materiálů vlivem působení atomárního vodíku. Jednotlivé podmínky termomechanického zpracování ocelí vedou k významným mikrostrukturním změnám projevujícím se i změnou mechanických vlastností. Proto bubou v rámci předkládaného projektu hodnoceny i vztahy mezi výrobními postupy, termomechanickým zpracováním, mikrostrukturními parametry a výslednými mechanickými vlastnostmi vybraných jakostí ocelí. V důsledku zapojení řady studentů z navazujícího magisterského studia se však očekává rozšíření výše uvedených témat z oblastí „Progresivní kovové a další anorganické materiály“ a „Pokročilé materiály pro energetické aplikace“ i do směrů jako „Studium degradačních procesů v materiálech pro aplikace v extrémních podmínkách“, „Technologie zpracování odpadu“. Všechna řešená témata, stejně jako témata diplomových prací, která s řešením projektu úzce souvisí, jsou v souladu se Strategickým záměrem FMT VŠB-TUO na období 2021-2027. O výše popsaná témata projevily zájem firmy, např. Třinecké železárny a.s., ČEZ nebo Štec SVT s.r.o., Vitesco apod. 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. 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 bodovou 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, které umožňuje provádět statické i dynamické zkoušky. Pro řešení diplomových prací v rámci studijních programů Materiálové inženýrství, Metody analýzy pro chemické a environmentální inženýrství a Biomechanické inženýrství a disertačních prací v rámci studijního programu Materiálové vědy a inženýrství, jsou výše uvedené experimentální metody pro 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. Jelikož je plánováno aktivní zapojení studentů magisterského studia do řešení projektu, bude mí přidělení podpory i pozitivní vliv na kvalitu závěrečných prací těchto studentů a tím i přispěje k dobrému jménu fakulty. Zároveň se předpokládá, že zapojením studentů magisterského studia do SGS projektu budou motivováni k dalšímu studiu v doktorském studijním programu. Navrhovaný projekt částečně navazuje na ověřené postupy, výsledky a poznatky získané při řešení projektů SGS z předchozích let.

2024

2024

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Hlinka Josef Ing., PhD.