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.

prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.

1. Biokeramické materiály pro pokročilé lékařské aplikace

   Disertační práce bude zaměřena na studium biokeramických materiálů na bázi oxidu zirkoničitého, oxidu hlinitého, kompozitních oxidů Zr, Al, Ti, fosforečnanů Ca a biosilikátových materiálů pro pokročilé lékařské aplikace, zejména na aplikace stomatologické a ortopedické. Hlavním cílem práce bude studium vztahů mezi syntézou, strukturou, morfologií a komplexními fyzikálně-biochemickými vlastnostmi připravených heterostrukturních anorganických kompozitních biomateriálů. Práce se bude především zaměřena na tyto typy biokeramických materiálů: pokročilé biokeramické materiály s řízenou biokompatibilitou s tělními tkáněmi, povrchové modifikátory biokeramických materiálů a obrobitelné biokeramiky pro pokročilé (zejména stomatologické) CAD/CAM technologie. Vedle technologické problematiky (modifikace keramických částic, tvarování, slinování a obrábění biokeramik) bude studována struktura biokeramik, mechanické vlastnosti a vlastnosti biologické (bioaktivita, biokompatibilta a reparace).

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

2. Identifikace preiniciačních stádií únavového poškození pomocí metod nedestruktivního zkoušení materiálů

   Úkolem práce je vypracovat a ověřit metodiku možností identifikace strukturních změn, které nastávají v cyklicky zatěžovaných materiálech, v období před vznikem krátkých trhlin. Pozornost by měla být zaměřena především na metodu akustické emise, rentgenové difrakce a další vhodné postupy nedestruktivního zkoušení materiálů.

   Školitel: Mazal Pavel, doc. Ing., CSc.

3. Kovokeramické povlaky pro vysokoteplotní aplikace intermetalických materiálů a superslitin

   Nedostatečná odolnost proti oxidaci a potřeba tepletných bariér za extrémních teplot jsou charakteristickým rysem mnoha v současnosti již používaných, nebo nově navrhovaných perspektivnéch kovových materiálů. Téma předpokládá studium metod přípravy kovových a kovo-keramických povlaků, optimalizace parametrů přípravy a jejich složení. Zaměření studia bude na porovnání konvenčně používaných vakuových technologií výroby povlaků s méně rozšířenými metodami přípravy kovových vrstev, které jsou dále částečně oxidovány. Připravené vrstvy budou testovány v simulovaných provozních podmínkách. Cílem práce je optimalizace parametrů připravy vhodné vrstvy a návrh technicky reálné technologie použitelné pro aplikace v automobilovém a energetickém průmyslu.

   Školitel: Jan Vít, doc. Ing., Ph.D.

4. 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.

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. 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.

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

7. Pokrokové struktury slitin na bázi aluminidů titanu - mechanická odezva a antioxidační odolnost

   Práce bude orientována na studium vlivu mikrostrukturního a fázového složení intermetalika na bázi TiAl ovlivněného vysokoteplotní expozicí na jeho odezvu při mechanickém zatěžování. Na základě studia povrchových vrstev pomocí rentgenostrukturních, strukturních a mikroanalytických metod budou (i) navrženy mechanismy vytváření antioxidačních bariér na základě implementace vybraných kovů (Al, Pt a Al, Cr) do povrchu, (ii) zvolené systémy optimalizovány z hlediska odolnosti vůči oxidaci, a (iii) na mikrostrukturním základě vysvětleny účinky povrchů po expozici v oxidační atmosféře na deformační chování a pevnostní vlastnosti vybrané slitiny. Z hlediska volby experimentální slitiny naváže práce na výsledky dosažené v uplynulých letech na pracovišti při výzkumu metalurgie a vlastností intermetalických slitin na bázi TiAl se zvýšeným obsahem Nb.

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

8. Příprava keramických materiálů pro pokročilé aplikace

   Téma doktorského studia je zaměřeno na přípravu keramických materiálů s požadovanou strukturou, chemickým a fázovým složením zrn a hranic zrn, a minimálním množstvím defektů (dislokací, precipitátů, chemicky nestabilních oblastí). Výzkum měl vést k lepšímu porozumění všech tří kroků přípravy (přípravy prášku, jeho tvarování a slinování) objemových (popř. vrstevnatých) keramik a kompozitů a tím k vývoji "nových" keramických materiálů s unikátními mechanickými, optickými, biologickými, magnetickými či elektrickými vlastnostmi (popř. s vhodnými kombinacemi těchto vlastností) a širokým spektrem pokročilých aplikací.

   Školitel: Maca Karel, prof. RNDr., Dr.

9. Současné působení únavy a creepu u Ni superslitiny a slitiny TiAl

   Školitel: Obrtlík Karel, doc. RNDr., CSc.

10. Studium substrukturních změn ultrajemnozrnných Mg-slitin při cyklickém zatěžování a teplotní expozici

    Téma doktorského studia je zaměřeno na studium strukturních a substrukturních změn ultrajemnozrnných materiálů připravených intenzivní plastickou deformací v podmínkách cyklického namáhání a teplotní expozice. Výsledky získané v průběhu řešení této problematiky by měly vést k lepšímu porozumnění detailů stability hranic zrna (subzrn) těchto materiálů, jimž je nestabilita hranic inherentní vlastností. V rámci práce bude kladen důraz na využití metody EBSD.

    Školitel: Pantělejev Libor, doc. Ing., Ph.D.

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. Vysokoteplotní ochranné keramické vrstvy pro kovové materiály připravené elektroforetickými metodami

    Materiály pro práci za vysokých teplot jsou často limitovány nedostatečnou korozní odolností nebo potřebou tepelné izolace v extrémníách podmínkách například plynových turbín. Toto je standardně řešeno pomocí kombinace žárových nástřiků a EBPVD technologií. Práce předpokládá využití elektroforetického nanášení kteramických materiálů pro přípravu keramických izolačních vrstev na kovových materiálech. Součástí práce bude návrch chemického složení vrstev pro ochranu kovových materiálů ve vysokoteplotních aplikacích s ohledem na chemickou odolnost, tepelně izolační vlastnosti i adhezi vzniklého povlaku k substrátu. Součástí práce bude i řešení postupu zhutnění elektroforeticky nanesené vrstvy.

    Školitel: Jan Vít, doc. Ing., Ph.D.

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.