Studium mikrostruktury ultrajemnozrnných kovových materiálů metodou pozitronové anihilace

• Název práce v češtině: Studium mikrostruktury ultrajemnozrnných kovových materiálů metodou pozitronové; anihilace
• Název v anglickém jazyce: Microstructural investigation of ultra fine grained metals by positron; annihilation
• Klíčová slova: silná plastická deformace, ultra jemnozrnné materiály, pozitronová anihilační spektroskopie, klastry vakancí
• Klíčová slova anglicky: severe plastic deformation, ultra fine grained materials, positron annihilation spectroscopy, vacancy clusters
• Akademický rok vypsání: 2009/2010
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Vedoucí / školitel: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 12.11.2009
• Datum zadání: 12.11.2009
• Datum a čas obhajoby: 10.05.2011 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 13.04.2011
• Datum odevzdání tištěné podoby: 13.04.2011
• Datum proběhlé obhajoby: 10.05.2011
• Oponenti: RNDr. Ivan Procházka, CSc.
• Konzultanti: prof. RNDr. Miloš Janeček, CSc.

Zásady pro vypracování

1. Studium odborné literatury a seznámení se s metodikou pozitronové anihilace a vyhodnocením experimentálních dat.
2. Charakterizace defektů vytvořených silnou plastickou deformací ve vybraných ultrajemnozrnných kovových materiálech pomocí měření doby života pozitronů. Vyhodnocení typu defektů a jejich koncetrace.
3. Studium teplotní stability těchto defektů.
4. Interpretace výsledků a sepsání diplomové práce.

Seznam odborné literatury

1. P.Hautojärvi: Positrons in Solids, Topics in Current Physics, Springer-Verlag (1979).
2. A. Dupasquier, A.P. Mills, Jr. (eds.): Positron Spectroscopy of Solids, IOS Press, Amsterdam (1995).
3. R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov, Prog. Mat. Sci. 45, 103 (2000).

Předběžná náplň práce

Ultrajemnozrné (UFG) kovové materiály vykazují velmi zajímavé fyzikální vlastnosti podstatně odlišné od klasických polykrystalických materiálů. Tyto specifické vlastnosti jsou způsobeny tím, že významná část objemu UFG materiálu (až desítky procent) je tvořena rozhraními mezi jednotlivými zrny, narozdíl od klasických polykrystalů, kde objemová frakce hranic zrn je zcela zanedbatelná.
Masivní UFG materiály vhodné i pro průmyslové aplikace je možné připravit metodou silné plastické deformace, která pokud je aplikována vhodným způsobem vede k extrémnímu zjemnění velikosti zrn. Mikrostruktura UFG materiálů připravených pomocí silné plastické deformace se vyznačuje vysokou hustotou mřížových defektů, které mají zásadní vliv na fyzikální vlastnosti těchto materiálů.
V rámci této diplomové budou studovány defekty vytvořené silnou plastickou deformací ve vybraných kovových materiálech. Cílem práce je získat informace o typech defektů vynesených do materiálu silnou plastickou deformací, jejich vzájemné interakci a teplotní stabilitě. Mřížové defekty ve zkoumaných materiálech budou studovány pomocí pozitronové anihilační spektroskopie, která se vyznačuje vysokou citlivostí k defektům spojených s volným objemem jako vakance, vakanční shluky nebo dislokace. Spekrometr dob života pozitronů na KFNT MFF UK vykazuje vynikající časové rozlišení a umožňuje určení typu defektů i jejich koncentrace i v případě velmi složitých systémů. Pozitronová anihilační spektroskopie bude podle potřeby doplněna dalšími klasickými metodami jako je difrakce rtg. záření nebo transmisní elektronová mikropskopie.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Ultra fine grained (UFG) metals exhibit outstanding physical properties which differ substantially from those of common polycrystalline materials. The extraordinary properties are due to a significant (up to 10%) volume fraction of grain boundaries, while in conventional polycrystals volume fraction of grain boundaries is negligible. Grain interfaces in UFG materials exhibit a high density of lattice defects and the knowledge about their structure is still limited.
Bulk UFG materials suitable for industrial applications can be prepared by severe plastic deformation which if applied in a suitable mode leads to an extreme grain refinement. Microstructure of UFG materials prepared by severe plastic deformation is characterized by a high density of lattice defects introduced by plastic deformation. These defects influence significantly physical properties of UFG materials. The aim of this work is microstructure characterization of selected UFG metals prepared by severe plastic deformation, in particular identification of defects, investigation of their mutual interactions and thermal stability.
Defect studies will be performed by positron annihilation spectroscopy, which exhibits very high sensitivity to open volume defects like vacancies, vacancy clusters, dislocations, etc. Positron annihilation studies will be performed on positron lifetime spectrometer at The Department of Low-Temperature Physics, Charles University, Prague. The spectrometer exhibits superior timing resolution, which enables to determine type of defects and defect concentration even in very complex systems. Positron annihilation will be combined with other techniques like X-ray diffraction and transmission electron microscopy.