Optimalizace mikrostruktury pokročilých keramických materiálů využitím konvenčních a nekonvenčních slinovacích metod

Simple item page
but.committeeprof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (předseda) prof. Ing. Radimír Vrba, CSc. (místopředseda) prof. Ing. Martin Trunec, Dr. (člen) Univ. Prof. Dr. Raúl Bermejo (člen) Ing. Zdeněk Chlup, Ph.D. (člen) doc. Ing. Ľuboš Bača, PhD. (člen)cs
but.defenceDizertační práce Ing. Prajzlera byla zaměřena na vývoj mikrostruktury vybraných oxidových keramických materiálů během konvenčního slinování a technik rychlého slinování, jako jsou „rapid rate sintering“ (RRS), „flash sintering“ (FS) a „spark plasma sintering“ (SPS). Téma je velmi aktuální a všechny stanovené cíle byly splněny. Získané výsledky jsou vysoce originální a nepochybně lze zdůraznit jejich novost. Představují velmi vysokou kvalitu i kvantitu. Výsledky práce byly prezentované na konferencích a publikované nebo předkládané k publikování ve špičkových časopisech v oboru materiálové vědy - keramika. V průběhu obhajoby Ing. Prajzler přesvědčivě prokázal své tvůrčí schopnosti v dané oblasti výzkumu. Své výsledky prezentoval v angličtině a na dotazy oponentů a členů komise odpověděl uspokojivě čímž prokázal výborné znalosti zkoumaného oboru.cs
but.jazykangličtina (English)
but.programPokročilé materiály a nanovědycs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorMaca, Karelen
dc.contributor.authorPrajzler, Vladimíren
dc.contributor.refereeBermejo, Raúlen
dc.contributor.refereeBača,, Ľubošen
dc.date.accessioned2022-01-14T07:55:44Z
dc.date.available2022-01-14T07:55:44Z
dc.date.created2021cs
dc.description.abstractTato doktorská práce se zabývala mikrostrukturálním vývojem vybraných oxidových keramických materiálů během konvenčního slinování (CS), rychlého slinování (RRS), flash slinování (FS) a slinování pomocí plazmatu (SPS). S ohledem na keramiku pro strukturální aplikace byly pomocí RRS připraveny relativně velké (1 cm3), bez defektní a téměř hutné pelety oxidu hlinitého a yttriem stabilizovaného oxidu zirkoničitého (YSZ) s homogenní mikrostrukturou. RRS bylo také shledáno jako optimální metoda pro přípravu vysoce hutné bezolovnaté piezoelektrické keramiky s podobnými vlastnostmi, jako byly získány po časově a energeticky náročnějším CS. Metoda SPS dále zlepšila vlastnosti bezolovnaté piezoelektrické keramiky a produkovala plně hutné vzorky, což je dobrým předpokladem pro translucenci a z níž vyplývajícím optoelektrickým vlastnostem. Nejoptimálnějších výsledků – plné hustoty a vysokých piezoelektrických vlastností – bylo dosaženo kombinací SPS a RRS. Analýzy provedené v této studii také poukázaly na důležitost eliminace těkavých nečistot před rychlým ohřevem. Jinak totiž dochází k zachycení těchto látek ve slinuté keramice, což ve výsledku limituje její konečnou hustotu. Ukázalo se, že nízké konečné hustoty RRS YSZ jsou spojeny se zachycením zbytkového chloru pocházejícího ze syntézy prášku. Pokud byl zbytkový chlor odstraněn vysokoteplotním žíháním keramických kompaktů před zahájením RRS, byly touto metodou získány téměř plně hutné YZS vzorky. Negativní vliv zbytkového chloru na zhutnění byl viditelný také u flash slinovaných YSZ vzorků. Navíc FS YSZ často vede ke zrychlení růstu zrn v jádře vzorku, v důsledku vyšší teploty a elektrochemické redukce. Ve spektru procesních parametrů použitých v rámci této práce dokonce došlo k abnormálnímu růstu zrna (AGG). Silně bimodální distribuce velikosti zrn ukázaná v této práci nebyla dříve nalezena u flash slinutého YSZ. AGG byl vysvětlen dvěma přispívajícími faktory – relativně velkou velikostí vzorku, která vedla k lokalizaci elektrického proudu a vzniku horkých míst (z angl. hot-spots), a celkově akcelerovanou kinetikou růstu zrn v jádře vzorku způsobenou elektrochemickou redukcí.en
dc.description.abstractThis doctoral study investigated microstructural evolution of selected oxide ceramic materials during conventional sintering (CS), rapid rate sintering (RRS), flash sintering (FS), and spark plasma sintering (SPS). Considering ceramics for structural applications, the relatively large (1cm3), defect-free, and nearly dense alumina and yttria-stabilized zirconia (YSZ) pellets with uniform microstructure were prepared by RRS. The RRS was also found as an optimal method for preparation of highly dense lead-free piezoelectric ceramics with the similar performance as obtained by more time- and energy-consuming CS. The SPS methods further improved the properties of lead-free piezoelectric ceramics, producing fully dense samples which is a good prerequisite for translucency, and thus, additional optoelectrical properties. The most optimal results – a full density and high piezoelectric performance – were attained by combining SPS and RRS approaches. The analyses performed in this study also pointed out the importance of elimination of volatile impurities prior to the rapid heating. Otherwise, these substances are trapped in the sintered ceramic, which in turn limits its final density. It was shown that the low final densities of RRS YSZ are connected to the entrapment of residual chlorine originating from powder synthesis. If residual chlorine was removed by high-temperature annealing of the green bodies before the onset of RRS, almost fully dense YSZ samples were obtained by following RRS. The negative effect of residual chlorine on densification was also visible in flash sintered YSZ samples. Moreover, the FS of YSZ often results in an accelerated grain growth in the sample core due to a higher temperature and electrochemical reduction. In the spectrum of our process parameters, it even led to abnormal grain growth (AGG). The strongly bimodal grain size distribution showed in this work was not reported in flash sintered YSZ before. The AGG was explained by two contributing factors – large sample size, which resulted in localization of electric current and formation of hot-spots, and overall accelerated grain growth kinetics in the specimen core caused by electrochemical reduction.cs
dc.description.markPcs
dc.identifier.citationPRAJZLER, V. Optimalizace mikrostruktury pokročilých keramických materiálů využitím konvenčních a nekonvenčních slinovacích metod [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. 2021.cs
dc.identifier.other139691cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/203306
dc.language.isoencs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. CEITEC VUTcs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectOxid hlinitýen
dc.subjectyttriem stabilizovaný oxid zirkoničitýen
dc.subjectbezolovnatá piezoelektrická keramikaen
dc.subjectrychlé slinováníen
dc.subject„Rapid rate sintering“en
dc.subject„Flash sintering“en
dc.subject„Spark plasma sintering“en
dc.subjectzhutňováníen
dc.subjectrůst zrnen
dc.subject„Core-shell“ strukturaen
dc.subjectabnormální růst zrnen
dc.subjectAluminacs
dc.subjectYttria-stabilized zirconiacs
dc.subjectLead-free piezoelectric ceramicscs
dc.subjectrapid sinteringcs
dc.subjectRapid rate sinteringcs
dc.subjectFlash sinteringcs
dc.subjectSpark plasma sinteringcs
dc.subjectDensificationcs
dc.subjectGrain growthcs
dc.subjectCore-shell structurecs
dc.subjectAbnormal grain growthcs
dc.titleOptimalizace mikrostruktury pokročilých keramických materiálů využitím konvenčních a nekonvenčních slinovacích metoden
dc.title.alternativeTailoring of microstructure of advanced ceramic materials by conventional and non-conventional sintering approachescs
dc.typeTextcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
dcterms.dateAccepted2021-12-14cs
dcterms.modified2022-01-17-12:06:05cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyCEITEC VUTcs
sync.item.dbid139691en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2022.01.27 08:54:35en
sync.item.modts2022.01.27 08:14:07en
thesis.disciplinePokročilé materiálycs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT. Středoevropský technologický institut VUTcs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 5 of 6
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
6.68 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
thesis-1.pdf
Size:
1.17 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
thesis-1.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Vedouci prace-Posuedek_skolitele_nosignature.pdf
Size:
82.42 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Posudek-Vedouci prace-Posuedek_skolitele_nosignature.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Review_Report_Prof_Bermejo_nosignature.pdf
Size:
103.24 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Posudek-Oponent prace-Review_Report_Prof_Bermejo_nosignature.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Review_Report_Doc_Baca_nosignature.pdf
Size:
1.37 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Posudek-Oponent prace-Review_Report_Doc_Baca_nosignature.pdf
Download
Collections
2021