Měření akustické emise při plastické deformaci biokompatibilní slitiny titanu

• Thesis title in Czech: Měření akustické emise při plastické deformaci biokompatibilní slitiny titanu
• Thesis title in English: Accoustic emission during plastic deformation of biocompatible titanium alloy
• Key words: akustická emise, plastická deformace, slitiny titanu
• English key words: acoustic emission, plastic deformation, titanium alloys
• Academic year of topic announcement: 2014/2015
• Thesis type: project
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Physics of Materials (32-KFM)
• Supervisor: doc. PhDr. RNDr. Josef Stráský, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 12.11.2014
• Date of assignment: 24.11.2014

Guidelines

Projekt se bude zabývat měřením akustické emise při tahové zkoušce biokompatibilní slitiny Ti-Nb-Ta-Zr-O. Získaná data budou zpracována a porovnávána s daty získanými jinými metodami (mechanické vlastnosti z tahoové zkoušky, mikrostrukturní pozorování pomocí skenovací elektronové mikroskopie).

Současný stav poznání:
Beta slitiny titanu (tj. slitiny mající kubckou prostorově centrovanou krystalickou mříž) jsou velmi využívané materiály především v leteckém průmyslu. Specializované beta slitiny vykazují značnou biokompatibilitu a jsou využitelné pro výrobu tělních implantátů. V této oblasti aktuálně probíhá velmi aktivní vědecký výzkum. Mechanické vlastnosti patří pochopitelně mezi rozhodující vlastnosti pro využitelnost těchto materiálů. V závislosti na chemickém složení se mění dominantní mechanismus plastické deformace - dislokační skluz, dvojčatění či vznik martenzitické fáze (stress induced martensite). Akustická emise je jednou z metod, které pomáhají identifikovat převládající mechanismus plastické deformace.

Cíle SFG:
1) Naměřit akustickou emisi při tahové zkoušce dvou slitin typu Ti-Nb-Zr-Ta-O s různým obsahem kyslíku.
2) Zpracovat naměřená data a korelovat je s tahovou křivkou.
3) Na základě dostupné literatury, naměřených dat z akustické emise a dat získaných dalšími experimentální metodami identifikovat převládající mechanismy plastické deformace.

References

1) Yun-Hae Kim, P. Yarlagadda, X.D.Zhang and Z.J. Ai: Characteristics Analysis of Acoustic Emission Signals from Titanium under Tensile Fracture, Advanced Materials Research, 1459 (2011) 335-336

2) H. Tanaka, R. Horiuchi: Acoustic emission due to deformation twinning in titanium and Ti-6Al-4V alloy, Scripta Metallurgica, 9 (1975) 777–780

3) J.R. Kennedy: Acoustic emission during deformation of Ti-6Al-4V, Scripta Metallurgica, 16 (1982) 525–530

4) K. Narita, M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda, K. Oribe: Development of thermo-mechanical processing for fabricating highly durable image-type Ti–Nb–Ta–Zr rod for use in spinal fixation devices, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 9 (2012) 207-216

5) X.H. Min, X.H., X. Chen, S. Emura, K. Tsuchiya: Mechanism of twinning-induced plasticity in β-type Ti–15Mo alloy, Scripta Materialia 69 (2013) 393-396

Preliminary scope of work

Beta slitiny titanu (tj. slitiny mající kubckou prostorově centrovanou krystalickou mříž) jsou velmi využívané materiály především v leteckém průmyslu. Specializované beta slitiny vykazují značnou biokompatibilitu a jsou využitelné pro výrobu tělních implantátů. V této oblasti aktuálně probíhá velmi aktivní vědecký výzkum. Mechanické vlastnosti patří pochopitelně mezi rozhodující vlastnosti pro využitelnost těchto materiálů. V závislosti na chemickém složení se mění dominantní mechanismus plastické deformace - dislokační skluz, dvojčatění či vznik martenzitické fáze (stress induced martensite). Akustická emise je jednou z metod, které pomáhají identifikovat převládající mechanismus plastické deformace.
Projekt se bude zabývat měřením akustické emise při tahové zkoušce biokompatibilní slitiny Ti-Nb-Ta-Zr-O. Získaná data budou zpracována a porovnávána s daty získanými jinými metodami (mechanické vlastnosti z tahoové zkoušky, mikrostrukturní pozorování pomocí skenovací elektronové mikroskopie).