Komplexní koncentrované slitiny s BCC mřížkou pro vysokoteplotní aplikace

• Thesis title in Czech: Komplexní koncentrované slitiny s BCC mřížkou pro vysokoteplotní aplikace
• Thesis title in English: Complex concentrated alloys with BCC lattice for refractory applications
• Key words: komplexní koncentrované slitiny|slitiny s vysokou entropií|prášková metalurgie|fázové složení
• English key words: complex concentrated alloys|high entropy alloys|powder metallurgy|phase composition
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Type of assignment: Bachelor's thesis
• Department: Department of Physics of Materials (32-KFM)
• Supervisor: Mgr. Jiří Kozlík
• Advisors: doc. PhDr. RNDr. Josef Stráský, Ph.D.

Guidelines

1) Rešerše odborné literatury: komplexní koncentrované slitiny, fázové diagramy
2) Spolupráce při přípravě materiálu
3) Tepelné zpracování vybraných slitin
4) Experimentální charakterizace pomocí mikroskopických metod a měření mikrotvrdosti
5) Diskuse dosažených výsledků a porovnání s výsledky dostupných empirických modelů
6) Sepsání bakalářské práce

References

[1] D.B. Miracle, O.N. Senkov, A critical review of high entropy alloys and related concepts, Acta Materialia. 122 (2017) 448–511. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.081.
[2] D.B. Miracle, M.-H. Tsai, O.N. Senkov, V. Soni, R. Banerjee, Refractory high entropy superalloys (RSAs), Scripta Materialia. 187 (2020) 445–452. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.06.048.
[3] O.N. Senkov, D.B. Miracle, K.J. Chaput, J.-P. Couzinie, Development and exploration of refractory high entropy alloys—A review, Journal of Materials Research. 33 (2018) 3092–3128. https://doi.org/10.1557/jmr.2018.153.
[4] J. Kozlík, D. Preisler, J. Stráský, J. Veselý, A. Veverková, T. Chráska, M. Janeček, Phase transformations in a heterogeneous Ti-xNb-7Zr-0.8O alloy prepared by a field-assisted sintering technique, Materials & Design. 198 (2021) 109308. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.109308.

Preliminary scope of work

Vysokoteplotní komplexní koncentrované slitiny (refractory complex concentrated alloys, RCCAs) jsou rychle se rozvíjející rodinou materiálů s potenciálními aplikacemi v leteckých motorech či fúzních technologiích. Oproti klasickým slitinám obsahují 4 a více prvků ve srovnatelných koncentracích, což vede ke interakcím mezi všemi prvky navzájem a nelze se omezit pouze na interakce mezi matricí a příměsemi. Kvůli množství kombinací prvků je koncentrační prostor dosud experimentálně prozkoumán jen velmi řídce. Výsledný nedostatek experimentálních informací o fázovém složení a základních mechanických vlastnostech je v současnosti limitujícím faktorem dalšího výzkumu, např. současné empirické termodynamické modely nejsou schopny spolehlivě predikovat vznikající fáze.
Slitiny budou připraveny z elementárních prášků pomocí sintrování elektrickým proudem ve spolupráci s Ústavem fyziky plazmatu AV ČR. Hlavní náplní bakalářské práce je tepelné zpracování vybraných slitin a jejich následná komplexní experimentální charakterizace pomocí mikroskopických metod (světelná a skenovací elektronová mikroskopie) a měření mikrotvrdosti.
Cílem je popis fází vznikajících v materiálu v závislosti na chemickém složení a jejich vliv na mechanické vlastnosti. Student se v rámci bakalářské práce naučí samostatně pracovat se základními metodami materiálového výzkumu a zapojí se do aktuálně řešených projektů na Katedře fyziky materiálů. Dobře vypracovanou balakářskou práci bude možné prezentovat na některé z mezinárodních konferencí.

Preliminary scope of work in English

Refractory complex concentrated alloys are a fast-growing family of materials with potential applications in aerospace or fusion reactors. Contrary to the traditional alloys, they contain 4 or more elements in comparable concentrations, leading to mutual interactions between all elements contained within the alloy. The limit of dilute alloys is no longer valid. Due to the number of element combinations, the vast concentration space is experimentally explored only sparsely. The resulting lack of experimental information about the phase composition and basic mechanical properties is currently a limiting factor of further research. E.g., current empirical thermodynamical models are unable to reliably predict the phases present in the material.
The alloys will be prepared from elemental powders by field-assisted sintering technique (FAST) in collaboration with the Institute of Plasma Physics, CAS. The major part of the bachelor thesis is a thermal processing of selected alloys and their subsequent complex experimental characterization by microscopy methods (light and scanning electron microscopy) and microhardness measurements.
The aim is to describe the phases formed in the material depending on the chemical composition and their influence on mechanical properties. The student will learn to independently operate the basic experimental techniques of material research and join the current projects on the Department of Physics of Materials. A high-quality thesis may be presented on an international conference.