Strukturní rentgenografie
Vedoucí laboratoře: Nikolaj Ganev
Pracovníci: Jiří Čapek, Karel Trojan, Kamil Kolařík
Telefon: +420 778 534 842
Oblasti výzkumu
Laboratoř strukturní rentgenografie katedry inženýrství pevných látek FJFI ČVUT je pracoviště vědecké i pedagogické. Kromě výuky studentů se ve své vědecko-výzkumné činnosti tradičně zaměřuje především na rtg difrakční studium stavu zbytkové napjatosti v polykrystalických kovových i keramických materiálech.
Přístrojové vybavení laboratoře bylo v posledních letech výrazně inovováno a dnes umožňuje rovněž zkoumat kvalitativně i kvantitativně fázové složení a přednostní orientace (textury) polykrystalických materiálů. Tyto charakteristiky reálné krystalové struktury pevných látek patří mezi základní parametry, jejichž znalost je nepostradatelná při návrhu nových progresivních materiálů a optimalizaci požadovaných užitných vlastností.
Oblasti výzkumu
Laboratoř strukturní rentgenografie Katedry inženýrství pevných látek FJFI ČVUT v Praze je pracoviště vědecké i pedagogické. Kromě výuky studentů se ve své vědecko-výzkumné činnosti tradičně zaměřuje především na rtg difrakční studium stavu zbytkové napjatosti v polykrystalických kovových i keramických materiálech. Přístrojové vybavení laboratoře bylo v posledních letech výrazně inovováno a dnes umožňuje rovněž zkoumat kvalitativně i kvantitativně fázové složení a přednostní orientace (textury) polykrystalických materiálů. Tyto charakteristiky reálné krystalové struktury pevných látek patří mezi základní parametry, jejichž znalost je nepostradatelná při návrhu nových progresivních materiálů a optimalizaci požadovaných užitných vlastností.
Provozní spolehlivost a životnost strojírenských výrobků jsou nejen funkcí složení výchozích materiálů, ale i technologického postupu použitého při jejich zpracování. Nedestruktivní rentgenová metodika je využívána k měření zbytkových napětí vznikajících uvnitř těles v důsledku působení vnějších sil nebo jiných příčin (teplotních polí, fázových transformací apod.) buď přímo, nebo zprostředkovaně (např. jako důsledek nehomogenní deformace). Analýza zbytkových napětí má proto při diagnostice látek stejný význam jako klasické metody výzkumu vlastností (pevnost, tvrdost, otěruvzdornost, odolnost vůči korozi aj.).
Tématika problémů řešených v Laboratoři strukturní rentgenografie jak v rámci projektů základního a aplikovaného výzkumu, tak i na žádost našich i zahraničních pracovišť je neobyčejně pestrá. Průmysloví partneři se zajímali o průběh zbytkových napětí v povrchových vrstvách šroubových pružin, v převodovkách osobních automobilů, nápravách motorových lokomotiv apod. Byly podrobně analyzovány stavy napjatosti vyvolané v povrchových vrstvách kovů laserovým nebo elektronovým paprskem, nekonvenčními metodami opracování povrchu kovů a slitin, broušením, soustružením, frézováním, honováním, balotinováním a indukčním kalením, sledována účinnost různých příčin relaxace zbytkových napětí ve strojních dílech i speciálně připravených laboratorních vzorcích niklových žárupevných slitin pro jaderný průmysl. V poslední době kromě kompaktních kovů a slitin jsou předmětem výzkumu také plazmově nanesené oxidické, keramické aj. tenké vrstvy se strukturním a funkčním gradientem.
Prováděný výzkum je příkladem výchovy fyzikálních inženýrů na FJFI ČVUT v Praze: od dokonalého pochopení teorie fyzikálních procesů, přípravy a zvládnutí experimentů studia reálné struktury pevných látek až po využití výsledků laboratorního výzkumu v průmyslové praxi.
Laboratoř spolupracuje s předními průmyslovými podniky v ČR a se zahraničními institucemi: Technická univerzita v Gabrovu (Bulharsko), Tampere University of Technology (Finsko), Státní univerzita v Sofii (Bulharsko), Univerzita hornictví a metalurgie v Krakově (Polsko), Univerzita v Heidelbergu (Německo).
Hlavní experimentální vybavení
- Difraktometr Empyrean (PANalytical) s účinným pozičně citlivým detektorem 1Der s vysokým energetickým rozlišením doplněný rovněž příslušenstvím pro studium tenkých vrstev a textur.
- Difraktometr X’Pert PRO MPD (PANalytical) s vysoce účinným pozičně citlivým detektorem X’Cellerator doplněný rovněž příslušenstvím pro studium textur.
- HTK 2000N vysokoteplotní komůrka pro in-situ rtg difrakční studie do 2300 °C.
- Dvě rtg difrakční zařízení s plošnou detekcí difrakčních obrazců SEIFERT ID 3003 od firmy GE Inspection Technologies, kde se místo tradičního rentgenového filmu používá moderní dvoudimenzionální pevnolátkový detektor – paměťová fólie.
- Přístroj LectroPol 5 pro definované postupné elektrolytické odnímání povrchových vrstev nezbytný pro studium hloubkových průběhů strukturně citlivých charakteristik.
- Mobilní přístroj Proto Electropolisher Model 8818-V3 pro definované postupné elektrolytické odnímání povrchových vrstev.
Řešené projekty
- TA ČR – Vysoce produktivní stroje pro prostředí digitálních továren (2021-2024)
- TA ČR – Laserově zpracované nápravy (2019-2022)
- TA ČR – Inovativní metody svařování vysokotlakých zařízení s využitím laserových technologií (2017-2020)
- MŠMT – Nedestruktivní testování pomocí Barkhausenova šumu (2017-2018)
- TA ČR – Vývoj progresivní technologie silového broušení dynamicky namáhaných součástí pro energetiku a letecký průmysl z těžkoobrobitelných super slitin s ohledem na integritu povrchu (2014-2017)
- GA ČR – Mechanické vlastnosti funkčních vrstev submikronových tloušťek (2009-2014)