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.

1. Cyklická plasticita a dislokační uspořádání pokrokových vícefázových materiálů pro vysokoteplotní aplikace

   Náplní tohoto tématu je získat nové poznatky o mechanismu cyklické plastické deformace a její souvislost s únavovou životností, hlavně při zvýšených teplotách, pokrokových litých slitin a to intermetalik -TiAl legovaných Nb případně niklových superslitin. Konkrétní zaměření spočívá v komplexním vyhodnocení interních a efektivních napětí použitím zobecněné statistické teorie hysterezní smyčky, dislokačního uspořádání a pozorování povrchového reliéfu cyklicky deformovaných intermetalik s rozdílnými strukturami případně superslitin při pokojových a zvýšených teplotách. Získané výsledky přispějí k pochopení a popisu samotného mechanismu cyklické plasticity a únavového poškození hlavně při zvýšených teplotách moderních materiálů a přispějí k predikci únavové životnosti inženýrských součástí plynových turbín a leteckých proudových motorů.

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

2. Degradace ocelí a svarů z ocelí Eurofer a ODS Eurofer pro konstrukci fúzního reaktoru

   Ocel typu 9Cr-1W(V-Ta) - Eurofer´97, a její varianta zpevněná oxidickými nanočásticemi (ODS Eurofer) jsou uvažovány jako základní konstrukční materiál reaktoru prototypu fúzní elektrárny. Zvýšení účinnosti těchto reaktorů na úroveň využitelnou pro výrobu elektrické energie je podmíněno zvýšením pracovních teplot reaktorové nádoby. Při provozních teplotách kolem 600°C dochází u ocelí k mikrostrukturním změnám spojeným s karbidickými reakcemi, hrubnutím zrna a zkřehnutím hranic zrn atomy nečistot. Detailní poznání lomového mechanismu těchto ocelí v tepelně neovlivněném a ovlivněném stavu je klíčové pro jejich budoucí použití. Program může být ovlivněn spoluprací s pracovišti v rámci programu Euratom, zejm. laboratořemi ve Francii a Německu.

   Školitel: Hadraba Hynek, Ing., Ph.D.

3. Lokalizace skluzu při cyklickém zatěžování krystalických materiálů

   Lokalizace cyklické plastické deformace do perzistentních skluzových pásů (PSP) reprezentuje charakteristický a velmi důležitý rys procesu únavového poškozování krystalických materiálů, který vede ke vzniku a vývoji povrchového reliéfu a následně k iniciaci transkrystalických únavových trhlin. Úkolem doktorského studia bude provést studium skluzové aktivity PSP uvnitř individuálních zrn polykrystalu po zatížení tahovým půlcyklem a úplným cyklem a její vývoj během únavového života. Budou aplikovány náročné techniky – rastrovací elektronová mikroskopie (REM) a mikroskopie atomárních sil (AFM) spolu s metodou difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD). Pro studium ranných stádií vývoje dislokačních struktur bude použita transmisní elektronová mikroskopie, popř. technika ECCI (electron channeling contrast imaging). Budou získány experimentální údaje o skluzové aktivitě PSP a rovněž o lokální amplitudě smykové deformace a její prostorové distribuci uvnitř PSP. Zjištěné výsledky umožní hlubší pochopení základních mikromechanismů iniciace únavových trhlin.

   Školitel: Man Jiří, Ing., Ph.D.

4. Lomové chování ocelí a svarů z oceli Eurofer a ODS Eurofer

   Ocel typu 9Cr-1W(V-Ta) - Eurofer´97, a její varianta zpevněná oxidickými nanočásticemi (ODS Eurofer) jsou uvažovány jako základní konstrukční materiál reaktoru prototypu fúzní elektrárny. V rámci vývoje a výroby klíčových komponent z těchto ocelí je nezbytné monitorovat změny struktury a mechanických vlastností. V této souvislosti je potřebné vyřešit problémy (i) transferability lomově mechanických charakteristik z podrozměrných zkušebních vzorků na reálné komponenty, (ii) hodnocení lomového chování svarů prováděným elektronovým paprskem, laserem, difúzně apod. včetně jejich tepelného stárnutí a (iii) optimalizaci režimů žíhání po aplikaci různých technologických kroků z hlediska výsledných vlastností. Program bude realizován a může být modifikován s ohledem na spolupráci s pracovišti v rámci programu Euratom, zejm. laboratořemi ve Francii a Německu. Je současně možné přizpůsobení zaměření zájmům doktoranda.

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

5. Mechanická odezva a lom funkčně gradientních keramických laminátů (kompozitů)

   Experimentální metody hodnocení lomové houževnatosti složených křehkých materiálů na bázi keramiky. Návrh vhodné geometrie vzorků, propracování reprodukovatelné metodiky zkoušení včetně hodnocení výsledků. Porovnání pevnosti v ohybu a lomově mechanických parametrů u vybraných experimentálních materiálů, funkčně gradientní konstrukční keramiky a vývojových laminátů s keramickou a kompozitní matricí. Modelování lomového chování a trajektorie lomu, verifikace modelu, návrh mechanicky optimalizovaného kompozitu. Předpokládá se spolupráce s Materials Science Centre Leoben.

   Školitel: Chlup Zdeněk, Ing., Ph.D.

6. Pokročilé heterostrukturní keramické materiály

   Cílem práce je studium vrstevnatých keramických materiálů na bázi oxidů s perovskitovou a fluoritovou strukturou, připravených metodami EPD, spin casting a spray coating. Významným dílčím cílem je studium vztahů mezi strukturou, morfologií a komplexními fyzikálně-elektrochemickými vlastnostmi připravených heterostrukturních anorganických kompozitních materiálů.

   Školitel: Cihlář Jaroslav, prof. RNDr., CSc.

7. Slinování pokročilých keramických materiálů

   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.

8. Struktura a mechanické vlastnosti hliníkové slitiny AlZn4Mg

   x

   Školitel: Věchet Stanislav, prof. Ing., CSc.

9. Strukturně - mechanická stabilita ochranného povlaku na lopatkách turbínových motorů

   Cílem disertační práce je návrh vhodného druhu ochranného povlaku aplikovaného na lopatky statorových a rotorových integrálních kol leteckých motorů. Substrátem budou odlitky z niklové superslitiny Inconel 713LC. Práce bude orientována na studium ochanného povlaku po creepovém či únavovém zatěžování, po korozním napadení a po provozní degradaci z hlediska strukturní analýzy a měření vlastností.

   Školitel: Podrábský Tomáš, prof. Ing., CSc.

10. Strukturní stabilita spojů austenitických a feritických ocelí

    Modelové výpočty (ThermoCalc, DICTRA) a jejich experimentální ověření (světelná mikroskopie, REM, EDS, VDS) na laboratorních spojích austenitické Cr-Ni oceli s martensitickými žáropevnými ocelemi typu P91, P 92 a EUROFER

    Školitel: Foret Rudolf, prof. Ing., CSc.

11. Tvarování keramických nanočástic pomocí koloidních postupů

    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.

12. Vliv degradačních procesů na strukturu a vlastnosti vybraných slitin hořčíku

    Téma doktorské práce je zaměřeno na studium struktury a vlastnosti u vybraných slitin hořčíku po aplikaci únavového zatěžování, resp. koroze a vysokých rychlostech deformace

    Školitel: Podrábský Tomáš, prof. Ing., CSc.

13. Vývoj vláknových kompozitů z pyrolyzovaných pryskyřic určených pro vysokoteplotní aplikace

    Vývoj nových kompozitních materiálů s matricí tvořenou pyrolyticky z modifikovaných polysiloxanových pryskyřic a s keramickými vlákny typu Al2O3, SiC apod. Součástí práce bude zejména hodnocení vlastností připravených matric a následná optimalizace vlastností kompozitu s ohledem dlouhodobou odolnost při vysokých teplotách a mechanickém zatížení. Pro analýzu mikromechanismů deformace bude využito techniky zobrazování mikrodeformačních polí bezkontaktními 3D metodami, potřebné při numerickém modelování optimální konfigurace rozhraní vlákno - matrice. Interpretace získaných výsledků a studium mikromechanismu porušování v daném matriálu. K práci bude využito zařízení laboratoří ÚFM a spolupracujících institucí (ÚSMH AVČR, ÚMCH AVČR).

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