637-0823/02 – Technologie přípravy kovových nanomateriálů (TPKN)

Garantující katedraKatedra neželezných kovů, rafinace a recyklaceKredity3
Garant předmětuprof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Miroslav Kursa, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2007/2008Rok zrušení
Určeno pro fakultyUSPUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DRA30 prof. Ing. Jaromír Drápala, CSc.
GRE30 doc. Ing. Miroslav Greger, CSc.
BUJ37 doc. Ing. Kateřina Skotnicová, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student po absolvování předmětu získá schopnost: - definovat základní vlastnosti kovových nanomateriálů - popsat základní metody výroby kovových nanomateriálů - shrnout technologie výroby kovových nanomateriálů - popsat základní charakteristiky, výhody a nevýhody technologií - aplikovat získané teoretické poznatky na teoretických a laboratorních cvičeních

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Předmět je zaměřen na charakteristiku procesů přípravy jednotlivých typů nanostrukturních kovových materiálů. Je provedena klasifikace a charakteristika nanomateriálů. Dále je předmět zaměřen na metody syntézy nanostrukturních materiálů (kondenzace, mletí, mechanické legování, rozprašování suspenzí, elektrodepozice, devitrifikace amorfních fází apod.). Jsou prezentovány nové poznatky z výzkumu nanotechnologií a nanostrukturních materiálů se zaměřením na jejich konstrukční využití. Jsou analyzovány technologie výroby polykomponentních kovových materiálů se základními stavebními jednotkami (rozměry, tvarem strukturou, mezifázovým rozhraním) menším než 100 nm.

Povinná literatura:

DRÁPALA, J.: Nanomateriály I. Studijní opora, VŠB-TU Ostrava, 2013, 41 s. GREGER, M.: Nanomateriály II. Studijní opora, VŠB-TU Ostrava, 2013, 24 s. GREGER, M. et al.: Možnosti protlačování hliníku metodou ECAP. In Aluminium 2003. Alusuisse Děčín. Děčín 2003, s. 288-294. GUSEV, A.I., REMPEL, A.A. Nanocrystaline Materials. Cambridge International Science Publishing, Cambridge, United Kingdom, 351 p., ISBN 1-898326-26-6.

Doporučená literatura:

novinky na webu a na sciencedirect.com

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

test

E-learning

není

Další požadavky na studenta

vypracovat výpočtové programy a seminární práce

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Náplň přednášek : 1. Charakteristika nanostrukturních materiálů, velikost částic, měrný povrch částic a ovlivnění vlastností materiálů poměrem atomů v objemu a na povrchu částic. Základní typy nanostrukturních materiálů a jejich aplikace. 2. Charakteristika principů přípravy nanostrukturních materiálů a jejich rozdělení. Příprava nanostrukturních materiálů z různých fází ( plyny, tavenina, vodné roztoky pevných fází, suspenze, pevná fáze) a možnosti přípravy nanostrukturních materiálů v objemové nebo plošné aplikaci, kritéria pro volbu metody přípravy. 3. Příprava nanostrukturních materiálů kondensací z inertních plynů. Příprava nanostrukturních materiáů procesem PVS (Physical Vapor Synthesis). Reakce přídavných reakčních plynů s parami prekursoru. Vliv podmínek přípravy na vlastnosti materiálů, materiály připravované touto technologií, výhody a nevýhody metody. Příprava kovových materiálů, intermetalických sloučenin, příprava oxidů, karbidů, nitridů apod. 4. Plazmové procesy přípravy nanostrukturních materiálů. Charakteristika plazmatu, indukční a oblouková generace plazmatu. Proces generace plazmatu, odpařování a kondenzace zpracovávaného materiálu. Chemická syntéza v plazmatu, procesy pyrolýzy. 5. Příprava nanostrukturních materiálů procesem NAS (Nano Arc Synthesis). Využití energie obloukového výboje k přípravě jednosložkových a vícesložkových oxidů KVZ, přechodových kovů apod. 6. Metody přípravy roztoků, mikroemulsí a aerosolů a jejich následné sušení s cílem přípravy nanostrukturních a nanokompozitních materiálů, sloučenina směsných krystalů. Příprava jednosložkových i vícesložkových materiálů (WCo, WCoV, WCoCr2C3 apod.). 7. Příprava nanostrukturních materiálů procesy rychlého tuhnutí tavenin. Vliv chemického složení tavenin a rychlosti ochlazování na strukturu a velikost částic. Příprava jemných materiálů atomizací tavenin kovů pomocí inertního plynu o vysoké rychlosti, vliv podmínek atomizace a složení taveniny na strukturu materiálu. 8. Příprava nanostrukturních materiálů procesem mletí ve vysokoenergetických kulových mlýnech. Příprava ´vícesložkových materiálů procesem mechanického legování (TiC, TiB2, …). 9. Metody přípravy uhlíkatých nanostrukturních materiáů 10. Metody hodnocení vlastností nanostrukturních materiálů. Stanovení velikosti částic, mechanické vlastnosti, hodnocení vlastností tenkých vrstev, žárových nástřiků a povrchových úprav. Strukturní charakteristiky. 11. Mechanické vlastnosti vybraných nanokrystalických kovů. Změna vlastností kovových materiálů v závislosti na velikostí zrna (nad a pod 100 nm). Superplastické chování. Analýza průběhu plastické deformace technologii SPD pomocí počítačová simulace. 12. Základní termodynamické podmínky výroby nanokrystalických materiálů smykovou plastickou deformací. Aplikace technologie ECAP, CEC a TC na vývoj struktury a vlastností vybraných slitin Tvar nástrojů, porovnání jednotlivých technologií, velikost deformace, stav napjatosti, vývoj struktury, stárnutí, rekrystalizace, dosažitelné vlastnosti. Rozbor termomechanických podmínek průběhu procesu ECAP pomocí programu FormFem. 13. Princip a fyzikální podstata vývoje struktury při aplikaci technologií C2S2, DECAP, CS a tixoforming. Konstrukce jednotlivých zařízení, zpracovávané slitiny, struktura a vlastnosti. Podmínky stability (nestability) struktury. Analýza vývoje struktury pomocí programového vybaveni TT STEEL. 14. Průmyslové využití technologií (SPD) pro výrobu nanokrystalických materiálů. Příklady využití nanokrystalických materiálů v moderních konstrukcích (letectví, vojenská technika , zbraně). Laboratorní cvičení : 1. Individuální zadání seminární práce. Základní pojmy z oblasti nanostrukturních materiálů. Vliv velikosti a tvaru na vlastnosti materiálů, vliv povrchových atomů na vlastnosti materiálů. 2. Generace plazmového výboje, indukčně a obloukově buzené argonové plazma. Charakteristika plazmatu, vlastnosti Ar, N2, H2, Ar+H2 plazmatu. Využití plazmatu na odpařování různých kovových materiálů. Posouzení vlivu plazmatu na velikost částic získaných materiálů. 3. Modelování procesu syntézy v indukčním plazmatu. Příprava oxidů kovových materiálů. Hodnocení vzniklých částic oxidů. 4. Příprava práškových nanostrukturních materiálů procesem mletí ve vysokoenergetickém mlýnu. Vývoj struktury a vlastnosti materiálu v závislosti na čase a podmínkách mletí. Hodnocení získaných produktů. 5. Příprava nanostrukturních intermetalických materiálů procesem mletí homogenních výchozích surovin a jejich srovnání s materiály připravenými procesem mechanického legování ve vysokoenergetických mlecích zařízeních. 6. Exkurze na pracoviště zabývající se vývojem výrobních technologií a hodnocením vlastností nanostrukturních materiálů. 7. Kontrolní test 1 a dokončování cvičení. 8. Výpočet deformačních sil a experimentální ověření vývoje struktury při zpracování lehkých kovů technologií ECAP. Simulace termomechanických podmínek pomocí technologie ECAP programem FormFem. 9. Vliv termomechanických podmínek deformace na mechanické vlastnosti slitin hořčíku zpracovávaných technologii DECAP. 10. Stanovení velikosti smykové deformace a její vliv na zjemnění zrna u vybraných technologií SPD. Počítačová simulace vývoje struktury a vlastností programem TT STEEL. 11. Porovnání struktury a vlastností slitiny AlCu4Mg2 po technologii C2S2 a CS. Kontrolní test 2. 12. Individuální prezentace, obhajoba a diskuse k seminární práci z oblasti technologie přípravy nanostrukturních materiálů. 13. Závěrečná písemka, dokončení a odevzdání laboratorních úloh. 14. Kontrola studijních povinností, udělení zápočtu

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  25
        Zkouška Zkouška 60  16
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2018/2019 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2017/2018 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2016/2017 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2015/2016 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2014/2015 (N3942) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2013/2014 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2012/2013 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2011/2012 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2009/2010 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2008/2009 (N3942) Nanotechnologie (3942T001) Nanotechnologie P čeština Ostrava 2 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku