Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
Detail oboru
FSIZkratka: D3914-02Ak. rok: 2008/2009Zaměření: Materiálové inženýrství
Program: Fyzikální a materiálové inženýrství
Délka studia: 4 roky
Akreditace od: Akreditace do: 27.2.2009
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.
Vypsaná témata doktorského studijního programu
Kompozity složené z polyolefinové matrice a minerálních plniv jsou materiály se zajímavými vlastnostmi, které prakticky nelze získat jiným způsobem. Matrice i částice různým způsobem ovlivňují konečné vlastnosti kompozitu. Nalezení relevantních parametrů matricového materiálu umožní cíleně řídit chování matrice. Jak se ukazuje, v poslední době, vliv velikosti částic (submikroskopická úroveň) umožňuje zvýšení houževnatosti kompozitu. Jedna z rozhodujících vlastností, která zasahuje do chování kompozitů je rozhraní, jehož pevnost má různý vliv na tuhost systému a na jeho houževnatost. Cílem práce je studování především vlivu velikosti částic a rozhraní na vlastnosti kompozitu PO+minerální plnivo. Vysvětlit toto chování na základě polymerní fyziky a tím získat nástroj pro šítí kompozitu na míru dle aplikace.
Školitel: Vlach Bohumil, prof. RNDr., CSc.
Práce je zaměřena na experimentální a teoretické studium nano-materiálů čistých kovů a jejich vybraných slitin, vhodných zejména pro aplikace v elektrotechnice. Bude sledováno chování těchto materiálů za různých teplot metodami termické analýzy. Průběh koagulačních a oxidačních dějů metodami bude studován metodami elektronové mikroskopie. Součástí práce může být i sledování interakce nanomateriálů se substráty (podložky kovů Ni, Cu,... a jejich slitiny). Je možná i výpočtová práce v oblasti fázových diagramů a difúzních procesů.
Školitel: Sopoušek Jiří, prof. RNDr., CSc.
Studium základních strukturních změn při difúzní výměně prvků mezi povlakem MCrAlY a substrátem. Jako substrát poslouží modelové materiály - čisté prvky (Al, Ni) nebo jednoduché slitiny (Ni20Cr) - a průmyslově využívané slitiny (superslitiny na bázi Ni). Cílem práce je zpřesnit podmínky, za kterých dochází při vysokoteplotní exploataci konstrukčních materiálů chráněných tímto typem povlaku ke změnám struktury (degradaci). Modelové substráty by měly umožnit vymezení role jednotlivých prvků při tomto procesu. Slitina MCrAlY (M = Ni nebo Co) se běžně používá při výrobě součástek určených pro vysoké teploty a to buď jako podklad pod další povlaky (např. TBC) nebo samostatně.
Školitel: Krejčí Jan, RNDr., CSc.
Cílem projektu je využít upravené monokrystalické scintilátory se zdokonalenými kinetickými vlastnostmi pro rychlý Everhart-Thornley detektor v rastrovacím elektronovém mikroskopu (SEM). Nové scintilátory budou vyvinuty po rozsáhlém studiu jejich kinetiky katodoluminiscence. Budou propracovány nové metody pro výzkum existujících a pro hledání nových scintilačních materiálů, které umožňují vyšetřovat povolené 5d-4f přechody v oxidových krystalech aktivovaných cerem. Projekt je motivován snahou eliminovat špatnou časovou odezvu současných scintilátorů, která má za následek nízký kontrast a špatné prostorové rozlišení obrazu v SEM.
Školitel: Schauer Petr, RNDr., CSc.
Plastové potrubí je v současné době používáno jak v tuzemsku, tak i ve světě na přepravu plynných a kapalnných medií. Jedním z problému, který může výrazným způsobem snížit životnost je i spoj. Pro stanovení životnosti jak granulátu, tak i trubek existuje celá řada standardních i alternativních testů, které byly předmětem řešení grántu na FSI a součástí jedné PhD práce. Možnost modifikovat tyto zkoušky a studovat vliv různých parametrů procesu svařování na relevantní parametry určující životnost potrubního systému je předmětem této práce.
Kompozity s hliníkovou matricí zpevněnou částicemi ze soustavy Ni - Al s obsahem Al vyšším než 50 % byly vyrobeny na FSI v rámci dříve obhájených doktorských prací. Příprava těchto kompozitů probíhá difúzí v soustavě Ni (případně Ni20Cr) - Al. Přitom lze kromě částic očekávat také vznik nanokrystalických vrstev fáze Al3Ni, případně více vrstev tvořených různými fázemi bohatými na Al. Základní vyhodou těchto kompozitů by měla být nízká specifická hmotnost. Jejich mechanické vlastnosti zatím nebyly podrobně zkoumány a tak nejsou známé meze případné využitelnosti. Zatěžování vysokými rychlostmi deformace by mělo určit jak se za takových podmínek chová soustava velmi tvárná matrice (Al) - velmi tvrdé částice (Al3Ni).
Náplní disertační práce bude podrobná experimetnální analýza ultrajemnozrnné struktury připravené metodou ECAP a stanovení únavových vlastností. Předpokládá se, že práce bude orientována především na ultrajemnozrnnou ocel. Předmětem výzkumu bude stabilita struktury při cyklické plastické deformaci a mechanismus iniciace a šíření úanvových trhlin. Očekávané výsledky by měly přispět k poznání doposud málo objasněných mechanismů lokalizace cyklické deformace v ultrajemnozrnných materiálech. Výsledky budou porovnány s nedávno publikovanými představami o lokalizaci cyklické plastické deformace v mědi, která má ovšem diametrálně jinou strukturu.
Školitel: Kunz Ludvík, prof. RNDr., CSc., dr. h. c.
Cílem disertační práce je výzkum nanostrukturních keramických materiálů zejména na základě oxidů přechodných kovů a oxidů vzácných zemin a studium struktury a fyzikálních a chemických vlastností připravených produktů. Disertace přinese nové vědecké poznatky o mechanismech vytváření nanostrukturních vrstevnatých materiálů z nanočásticových keramických materiálů, u kterých se předpokládají jiné vlastnosti ve srovnání s vlastnostmi mikrostrukturních materiálů (plasticita, lomová houževnatost, tvrdost, elektrická vodivost, chemická odolnost,..) a které by mohly umožnit přípravu nových nanostrukturních vstevnatých keramických materiálů a konstrukčních dílů pro mechanické, biomechanické a energetické aplikace.
Školitel: Cihlář Jaroslav, prof. RNDr., CSc.
Vývoj strukturálních materiálů pro budoucí elektrárny založené na principu jaderné fúze je v Evropě řízen organizací Euratom. V současnosti se uvažuje o feriticko-martenzitické oceli typu Eurofer nebo o feritických ocelích zpevněných oxidickou dispersí (ODS oceli). ODS oceli budou získány ze spolupracujících pracovišť CEA, Francie a PSI, Švýcarsko. Úkolem doktorského studia bude provést únavové zkoušky od pokojové teploty do 800°C a studovat počáteční stadia únavového poškození, zejména fenomén lokalizace cyklické plastické deformace, vývoj povrchového reliéfu a šíření krátkých trhlin.
Školitel: Kruml Tomáš, prof. Mgr., CSc.
Zvládnutí postupů přípravy vrstevnatých keramických materiálů koloidními metodami, např. elektroforetickou depozicí, suspenzním litím, dip-coatingem, resp. ultrazvukovým nanášením. Cílem práce bude příprava a studium vlastností laminátů s řízenou pevností rozhraní mezi vrstvami, laminátů s mikrolaminátovou mezivrstvou, kompozitní vrstvou s částicovou, vláknovou apod. výztuží, resp. kompozitní vrstvou připravenou in situ. Alternativně je možná kombinace různých koloidních metod přípravy objemových keramických materiálů, např. resp. vytváření povlaků. Předpokládá se spolupráce se zahraničními partnery (Imperial College London, Politechnico di Milano).
Školitel: Dlouhý Ivo, prof. Ing., CSc.
Téma doktorského studia je zaměřeno na přípravu objemových (popř. vrstevnatých) pokročilých keramických materiálů připravených z keramických prášků s velikostí částic převážně menší než 100 nm. Hlavní důraz bude kladen na studium a optimalizaci slinovacího procesu tak, aby umožnil získání bezdefektních hutných těles při minimalizaci růstu zrn keramiky. K dosažení tohoto cíle bude nezbytné poznat a popsat vliv předchozích technologických kroků (příprava a vlastnosti prášků, jejich konsolidace a tvarování) na průběh slinovacího procesu, což umožní správnou volbu slinovacího cyklu (ať už s použitím zvýšeného tlaku nebo bez něj). Při zvládnutí tohoto cíle a při správné volbě použitých materiálů (jedno- a vícesložkové keramiky, kovo-keramické kompozity) bude možno získat tělesa s unikátními mechanickými, optickými, biologickými či elektrickými vlastnostmi (popř. s vhodnými kombinacemi těchto vlastností).
Školitel: Maca Karel, prof. RNDr., Dr.
Hlavním předmětem práce bude studium struktury a stability vybraných intermetalických fází v soustavách obsahujících tranzitivní kovy. Chování těchto systémů bude studováno na základě výpočtů elektronové struktury z prvních principů; tyto výpočty budou prováděny metodou FLAPW (full-potential linearized augmented plane waves method) a metodou pseudopotenciálu. Vliv nenulových teplot na strukturu a fázové složení studovaných systémů bude zkoumán v rámci metody CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) pomocí programu THERMOCALC.
Školitel: Šob Mojmír, prof. RNDr., DrSc.
Téma doktorského studia je zaměřeno na tvarování a zhutňování nanokeramických oxidových částic. Hlavním úkolem doktoranda bude studium přípravy objemové keramiky z keramických prášků o velikostí částic menší než 100 nm pomocí mokrých tvarovacích metod. Předmětem výzkumu budou především metody přímé konsolidace keramických prášků. Společným problémem těchto metod je příprava stabilní koncentrované suspenze nanočástic s vhodnou viskozitou. Řešení tohoto problému předpokládá zvládnutí a využití poznatků koloidní chemie a reologie keramických suspenzí.
Školitel: Trunec Martin, prof. Ing., Dr.
Doktorská práce bude zaměřena na studium únavových procesů u modifikovaných slitin Mg-Al v různých podmínkách korozního prostředí. Únavové charakteristiky budou studovány v závislosti na chemickém složení, tepelném zpracování a strukturním stavu materiálu.
Školitel: Pacal Bohumil, doc. Ing., CSc.
Doktorská práce je zaměřena na studium vlivu moderních povrchových úprav (alitace, alitosilitace) na životnost pokročilých vysokoteplotních materiálů (In792-5A, In713LC) při cyklickém namáhání a při současném působení nízkocyklové únavy a creepu. Hlavní náplní bude získání poznatků o vlivu alitosilitace na důležité charakteristiky nízkocyklové únavy a únavového zatěžování s prodlevami v cyklu. Důraz bude položen na životnost, lokalizaci deformace a iniciaci únavových trhlin jak při souvislém cyklování, tak při cyklování s prodlevami v tahu nebo tlaku. Detailní poznání strukturních změn v povrchových vrstvách v průběhu zatěžování přispěje k pochopení degradačních mechanismů, které probíhají v povrchově upravených niklových superslitinách při jejich praktické aplikaci za vysokých teplot.
Školitel: Obrtlík Karel, doc. RNDr., CSc.
Studovat vliv asymetrie únavového cyklu na únavovou životnost vybraných kovových materiálů (duplexní austeniticko-feritická ocel a feriticko-bainitická ocel). Určit křivky životnosti pro různé asymetrie cyklu. Oproti tradičním přístupům sledovat zároveň cyklickou plastickou odezvu v průběhu zatěžování a analyzovat výsledky v souvislosti s amplitudou plastické deformace a creepovou deformací (cyklický creep). Měřit rychlosti krátkých trhlin pro různé asymetrie cyklu při současném měření cyklické plastické odezvy. Výsledky analyzovat s cílem objasnit úlohu hlavních faktorů, které ovlivňují únavovou životnost při kladném středním napětí.
Školitel: Polák Jaroslav, prof. RNDr., DrSc.
Základními komponentami MDF kompozitů, jsou cement, polymer a záměsová voda. Materiál musí být zpracován do formy kompaktní pastyvysokosmykovým zpracováním. Tyto soustavy budou připraveny na FCH VUT Brno a to v rámci připravovaného projektu. Studium interakci jednotlivých komponent a jejich role při vývoji struktury a to především z pohledu makroskopických vlastností (tuhost, pevnost, houževnatost) bude úloha pracoviště školitele a doktoranda. Důraz bude kladen především na uplatnění nových metod založených na aplikaci lomové mechaniky.
Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.