Ústav
Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství (106)
ID
2028-106-19
Vedoucí
doc. Ing. Filip Průša, Ph.D.
Konzultant
Ing. Zdeněk Tišler, Ph.D. (UJEP)
Aktuální studijní programy
B112-Materiálové inženýrstvíB113-Nanomateriály
Podstata a cíl práce
Jak připravit materiály, které dokážou odolávat extrémním teplotám, mechanickému namáhání a náročnému prostředí jaderných či fúzních reaktorů? Jednou z perspektivních možností je využití pokročilých keramických materiálů na bázi karbidů, které vynikají vysokou tvrdostí, tepelnou stabilitou a odolností proti opotřebení.
Bakalářská práce se zaměří na vývoj a experimentální charakterizaci karbidických materiálů na bázi karbidu křemíku (SiC) a karbidu boru (B₄C), případně jejich kombinací s karbidem zirkonia (ZrC). Výchozí prášky budou připravovány inovativní technologií mikrovlnně-plazmové syntézy, která umožňuje vytvářet jemné, vysoce čisté částice s řízeným chemickým složením.
Zvláštní pozornost bude věnována vlivu velikosti a morfologie částic, chemického a fázového složení a podmínek následného slinování na výslednou mikrostrukturu a užitné vlastnosti připravených materiálů.
Hlavním cílem práce bude nalézt vhodné podmínky pro zpracování těchto prášků do kompaktních keramických materiálů s vysokou tvrdostí, minimální pórovitostí a dobrou tepelnou stabilitou. Získané výsledky přispějí k vývoji nové generace materiálů pro energetiku, polovodičové technologie a další aplikace vyžadující mimořádnou odolnost.
Bakalářská práce se zaměří na vývoj a experimentální charakterizaci karbidických materiálů na bázi karbidu křemíku (SiC) a karbidu boru (B₄C), případně jejich kombinací s karbidem zirkonia (ZrC). Výchozí prášky budou připravovány inovativní technologií mikrovlnně-plazmové syntézy, která umožňuje vytvářet jemné, vysoce čisté částice s řízeným chemickým složením.
Zvláštní pozornost bude věnována vlivu velikosti a morfologie částic, chemického a fázového složení a podmínek následného slinování na výslednou mikrostrukturu a užitné vlastnosti připravených materiálů.
Hlavním cílem práce bude nalézt vhodné podmínky pro zpracování těchto prášků do kompaktních keramických materiálů s vysokou tvrdostí, minimální pórovitostí a dobrou tepelnou stabilitou. Získané výsledky přispějí k vývoji nové generace materiálů pro energetiku, polovodičové technologie a další aplikace vyžadující mimořádnou odolnost.
Náplň činnosti studenta
Student se aktivně zapojí do experimentálního výzkumu pokročilých keramických materiálů a získá zkušenosti s moderními technologiemi práškové metalurgie, slinování a materiálové charakterizace.
Nejprve provede analýzu karbidických prášků připravených mikrovlnně-plazmovou syntézou, zejména jejich chemického a fázového složení, velikosti částic a morfologie. K tomu využije například elektronovou mikroskopii (SEM), rentgenovou difrakci (XRD) a laserovou difrakci.
Následně připraví vybrané keramické systémy SiC, B₄C a jejich kompozitní kombinace, případně SiC–ZrC, které budou konsolidovány pomocí technologie Spark Plasma Sintering (SPS). Student bude sledovat vliv složení a parametrů slinování na výslednou hustotu, pórovitost a mikrostrukturu materiálů.
U připravených vzorků provede charakterizaci mechanických vlastností, především tvrdosti, a vyhodnotí souvislosti mezi vlastnostmi výchozích prášků, podmínkami jejich zpracování a chováním výsledných keramických kompozitů.
Součástí práce bude také porovnání jednotlivých materiálových systémů a posouzení jejich potenciálu pro použití v prostředích s vysokými nároky na tepelnou, mechanickou a chemickou odolnost.
Nejprve provede analýzu karbidických prášků připravených mikrovlnně-plazmovou syntézou, zejména jejich chemického a fázového složení, velikosti částic a morfologie. K tomu využije například elektronovou mikroskopii (SEM), rentgenovou difrakci (XRD) a laserovou difrakci.
Následně připraví vybrané keramické systémy SiC, B₄C a jejich kompozitní kombinace, případně SiC–ZrC, které budou konsolidovány pomocí technologie Spark Plasma Sintering (SPS). Student bude sledovat vliv složení a parametrů slinování na výslednou hustotu, pórovitost a mikrostrukturu materiálů.
U připravených vzorků provede charakterizaci mechanických vlastností, především tvrdosti, a vyhodnotí souvislosti mezi vlastnostmi výchozích prášků, podmínkami jejich zpracování a chováním výsledných keramických kompozitů.
Součástí práce bude také porovnání jednotlivých materiálových systémů a posouzení jejich potenciálu pro použití v prostředích s vysokými nároky na tepelnou, mechanickou a chemickou odolnost.