Detail oboru

Fyzikální a materiálové inženýrství

FSIZkratka: D-FMIAk. rok: 2020/2021Zaměření: Materiálové inženýrství

Program: Fyzikální a materiálové inženýrství

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 1.1.1999Akreditace do: 31.12.2024

Profil

Cílem studia je poskytnout studentům vzdělání a umožnit jim vědecký výzkum v oblastech inženýrská optika, fyzika povrchů, mikromechanika materiálů, strojírenské materiály, fyzikální metalurgie a aplikovaný výzkum keramiky.

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Mechanické vlastnosti a zpevňující mechanismy v komplexních slitinách

    Komplexní slitiny obsahující prvky v ekvimolárních poměrech představují perspektivní skupinu pokročilých materiálů s mimořádně dobrou kombinací pevnosti a tažnosti, s potenciálem pro zvýšenou korozní odolnost a další užitné vlastnosti. Excelentní mechanické vlastnosti jsou výsledkem kombinace zpevňujících a zhouževnaťujících mikromechanismů, zejména dvojčatení a deformačně indukovaných fázových transformací. Dizertační práce bude zaměřena na design těchto slitin na základě teoretických poznatků, doplněných o semi-empirické poznatky z podobných systémů. Vybrané kompozice budou experimentálně připraveny odléváním a práškovou metalurgií. Následně bude studován vztah mezi mikrostrukturou, technologii výroby a výslednými mechanickými vlastnostmi. Speciální pozornost bude věnována zejména charakterizaci a kvantifikaci deformačních mechanizmů a fázového složení pokročilými metodami elektronové mikroskopie. Výsledkem práce by měla být série nových komplexních slitin s odladěnou technologii pro jejich přípravu a známou odezvou na mechanická zatěžování a klíčovými užitnými vlastnostmi.

    Školitel: Dlouhý Ivo, prof. Ing., CSc.

  2. Mechanismus malých creepových deformací kovových materiálů při nízkých napětích a přechod k plastické deformaci

    Creepové deformace registrované při malých aplikovaných napětích se svými vlastnostmi velmi odlišují od běžně měřených plastických creepových deformací [1]. Jejich závislost na teplotě a aplikovaném napětí je mnohem slabší a jejich charakter je převážně anelastický. Mechanismus těchto deformací není znám, neboť pro svůj malý rozsah nezanechávají pozorovatelné změny v mikrostruktuře materiálu. Je zřejmé, že deformace souvisí s vytvářením pole vnitřních napětí ve struktuře materiálu. Dosud existuje jediný velmi zjednodušený model založený na ohýbání dislokačních segmentů při kombinaci viskózního skluzu a šplhání dislokací [2], je však schopen popsat jen velmi malé deformace a nevysvětluje návaznost na běžnou plastickou creepovou deformaci. Předmětem práce je vývoj komplexního dislokačního modelu creepové deformace kovových materiálů při nízkých napětích včetně přechodu k běžné creepové deformaci při vyšších napětích. Řešení bude vycházet z výše uvedeného zjednodušeného modelu a bude zahrnovat aplikaci realistického popisu interakce dislokace se segregovanými příměsemi, využití metod diskrétní dislokační dynamiky a statistický popis frakce dislokačních segmentů dosahujících kritického napětí. Součástí práce bude také experimentální studium creepové deformace vybraných kovových materiálů při nízkých napětích, zejména takových, jejichž creepové chování při vyšších napětích je neobvyklé. Práce na tématu bude probíhat zejména na Ústavu fyziky materiálů AV ČR, v.v.i., kde je k dispozici všechno potřebné vybavení. Literatura [1] Kloc L.: Acta Physica Polonica A128 (2015), 540. Doi: 10.12693/APhysPolA.128.540 [2] Kloc L.: in: K. Maruyama et al. (eds.), Creep and fracture of engineering materials and structures, Kyoto, The Japan institute of Metals (2012), B28.

    Školitel: Kloc Luboš, RNDr., CSc.

  3. Teoretické modelování fázové stability a mechanických vlastností slitin přechodových kovů

    Teoretické metody pro výpočty elektronové struktury založené na ab initio přístupu jsou v dnešní době již etablovaným vědeckým nástrojem. Jednou z oblastí kde tyto metody mohou být využity jsou návrhy nových materiálů a předpovědi jejich užitných vlastností. Protože jsou založeny pouze na základních postulátech kvantové mechaniky, tak nepotřebují žádná vstupní experimentální data. Díky tomu mohou efektivně předpovídat i vlastnosti materiálů, jejichž příprava by byla obtížná či finančně nákladná. Cílem práce bude aplikovat tyto metody pro předpověď fázové stability a mechanických vlastností perspektivních materiálu jako jsou magnetické slitiny s tvarovou pamětí a slitiny s vysokou entropií založené na přechodových kovech. K těmto výpočtům bude použita metoda PAW implementovaná v programu VASP. Její výsledky pak budou použity jako vstupy do Peierls-Nabarrova modelu pro pohyb dislokací.

    Školitel: Zelený Martin, Ing., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.