Modification of cooling system for laboratory measurement of rotor blade vibration
Maturkanič, Dušan; Procházka, Pavel; Hodboď, Robert; Voronova, Evgeniya; Mekhalfia, Mohammed Lamine
2024 - English Last year, the replacement of the turbine wheel model was completed in the Laboratory of Rotational Laser Vibrometry of the Institute of Thermomechanics AS CR, v.v.i. Based on previous experience and the expected higher operating load planned for the new wheel, the cooling system was modified at the same time. The paper describes the main effort in this direction and the results that clarify the previous damage of the measuring device. Keywords: blade; vibration; cooling system; measurement; laboratory Available at various institutes of the ASCR Modification of cooling system for laboratory measurement of rotor blade vibration

Last year, the replacement of the turbine wheel model was completed in the Laboratory of Rotational Laser Vibrometry of the Institute of Thermomechanics AS CR, v.v.i. Based on previous experience and ...

Maturkanič, Dušan; Procházka, Pavel; Hodboď, Robert; Voronova, Evgeniya; Mekhalfia, Mohammed Lamine
Ústav termomechaniky, 2024

DYNAMICS OF MACHINES AND MECHANICAL SYSTEMS WITH INTERACTIONS : PROCEEDINGS DYMAMESI 2024
Zolotarev, Igor; Pešek, Luděk; Kozień, M. S.
2024 - English The aim of the DYMAMESI is to facilitate the exchange of up to date information and knowledge among specialists in structural and multibody dynamics, in coupled interacting systems as aero-elasticity, hydro-elasticity, biomechanics, systems with feedbacks and mechatronics. In 2023 will be hosted by Cracow University of Technology, Institute of Applied Mechanics, Section of Dynamics of Systems. Keywords: dynamics; vibrations of mechanical systems; vibrodiagnostics; energy transformations Available at various institutes of the ASCR DYNAMICS OF MACHINES AND MECHANICAL SYSTEMS WITH INTERACTIONS : PROCEEDINGS DYMAMESI 2024

The aim of the DYMAMESI is to facilitate the exchange of up to date information and knowledge among specialists in structural and multibody dynamics, in coupled interacting systems as aero-elasticity, ...

Zolotarev, Igor; Pešek, Luděk; Kozień, M. S.
Ústav termomechaniky, 2024

Realizace víceúčelového měřícího systému pro (sub)terahertzovou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii
Šedivý, Matúš; Malik, Aamir Saeed; Epel, Boris; Vrba, Radimír
2024 - English Spektroskopie elektronové spinové rezonance (také nazývaná elektronová paramagnetická rezonance nebo jen EPR) zahrnuje metody, které zkoumají hmotu prostřednictvím nepárových elektronů. Jednou z progresivních metod EPR je rychlé skenování, které umožňuje pozorovat kinetiku chemických reakcí. Kromě toho nedávný vývoj vysokofrekvenčních součástkách rozšířil použití vysokofrekvenční EPR (HFEPR), které využívají sub-terahertzové až terahertzové vlny. Tato práce se zabývá propojením obou cest do HFEPR spektrometru s rychlým skenováním frekvencí (FRaScan), který byl nedávno vyvinut na CEITEC VUT. Na začátku je stručně uvedena základní teorie k EPR, následovaný přehledem přístrojového vybavení pro HFEPR. V praktické části je popsáno technické řešení spektrometru. Důraz je kladen na implementaci softwaru, pomocí kterého je spektrometr ovládán a měření jsou automatizována. Následně jsou ukázány příklady z měření pevných látek, konkrétně karbidu křemíku dopovaného vanadem (SiC:V), ftalocyaninu líthia (LiPc) a krystalu 1,3-bisdifenylen-2-fenylallylu (BDPA). Příklady demonstrují schopnosti spektrometru získat multifrekvenční vlnově spojitá EPR spektra a frekvenčně rozmítaná spektra v závislosti na teplotě a orientaci vzorku, a taky spektra pomocí rychlého skenování frekvencí Electron spin resonance (also called electron paramagnetic resonance or just EPR) spectroscopy includes methods that investigate matter via unpaired electrons. One of the progressive EPR methods is the rapid scan, which allows one to observe the kinetics of chemical reactions. Moreover, recent developments of high-frequency components expand application of high-frequency EPR (HFEPR), that use sub terahertz and terahertz waves. This thesis deals with the connection of both paths into the frequency rapid scan (FRaScan) HFEPR spectrometer that was recently developed at CEITEC BUT. A brief introduction to the theoretical background of EPR is provided, followed by an overview of the HFEPR instrumentation. The practical part describes a technical solution for the spectrometer. The emphasis is on the implementation of software through which the spectrometer is controlled, and measurements are automated. Afterward are shown example measurements of solid state materials, namely vanadium doped silicon carbide (SiC:V), lithium phthalocyanine (LiPc), and crystal of 1,3-bisdiphenylene-2-phenylallyl (BDPA). The examples demonstrate the capabilities of the spectrometer to acquire multi-frequency continuous wave spectra and frequency-swept spectra with dependency on the temperature and orientation of the sample, as well as the frequency rapid scan spectra. Keywords: Elektronová spinová rezonance; spektroskopie; spektrometr; magnetická rezonance; vývoj; přístroj; měřící aparatura; prototyp; terahertzové vlny; prudký sken; defekty v krystalech; kvantový bit; karbid křemíku; software; LabVIEW; simulace; Electron-spin resonance; spectroscopy; spectrometer; magnetic resonance; development; instrument; experimental setup; prototype; terahertz beams; rapid scan; defects in crystals; qubit; silicon carbide; software; LabVIEW; simulation Available in a digital repository NRGL Realizace víceúčelového měřícího systému pro (sub)terahertzovou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii

Spektroskopie elektronové spinové rezonance (také nazývaná elektronová paramagnetická rezonance nebo jen EPR) zahrnuje metody, které zkoumají hmotu prostřednictvím nepárových elektronů. Jednou z ...

Šedivý, Matúš; Malik, Aamir Saeed; Epel, Boris; Vrba, Radimír
Vysoké učení technické v Brně, 2024

PROPERTIES OF NANOCRYSTALLINE FE-NI PARTICLES PREPARED BY THERMAL REDUCTION OF OXALATE PRECURSORS
Švábenská, Eva; Roupcová, Pavla; Havlíček, Lubomír; Schneeweiss, Oldřich
2024 - English Recent technological advancements require development of cost-effective and high-performance magnets \nwhich ideally do not contain rare earth metals or noble metals. The promising candidates are Fe-Ni-based \nalloys, in particular, the Fe50Ni50 L10 phase (tetrataenite), which has a great perspective for producing hard \nmagnetic materials. Our study explores a promising method for preparing nanoparticles of Fe-Ni alloy from an \niron-nickel oxalate precursor. The coprecipitation method was employed to prepare oxalate precursors, \nfollowed by controlled thermal decomposition in a reducing hydrogen atmosphere. The morphology and \nproperties of the resulting particles were analysed using scanning electron microscopy (SEM) coupled with \nenergy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), Mössbauer spectroscopy (MS), and \nmagnetic measurements.\nThe SEM analysis revealed that the particles have approximately cube-shaped unit cell morphology with a\nsize in a range of 1 - 2 μm. Upon annealing, the samples contain multiple phases with varying Fe-Ni content.\nMagnetic measurements confirmed the formation of magnetically suitable Fe-Ni phases in the samples after \nannealing. Mössbauer spectroscopy emerged as a highly effective method for characterizing individual phases \nof the Fe-Ni system. Keywords: Magnetic materials; thermal decomposition; Mössbauer spectroscopy Available at various institutes of the ASCR PROPERTIES OF NANOCRYSTALLINE FE-NI PARTICLES PREPARED BY THERMAL REDUCTION OF OXALATE PRECURSORS

Recent technological advancements require development of cost-effective and high-performance magnets \nwhich ideally do not contain rare earth metals or noble metals. The promising candidates are ...

Švábenská, Eva; Roupcová, Pavla; Havlíček, Lubomír; Schneeweiss, Oldřich
Ústav fyziky materiálů, 2024

Polyfunkční budova
Almeida, Adérito Cláudio Lopes de; Jelínek, Petr; Struhala, Karel
2023 - English Available in a digital repository NRGL Polyfunkční budova

Almeida, Adérito Cláudio Lopes de; Jelínek, Petr; Struhala, Karel
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Modifikace vlastností alkalicky aktivovaných aluminosilikátů polymerními přísadami
Mikhailova, Olesia; Bílek, Vlastimil; Vejmelková,, Eva; Žižková, Nikol; Rovnaník, Pavel
2023 - English V současné době se v betonářském průmyslu ve velké míře používá portlandský cement (PC), jehož výroba má značný dopad na životní prostředí a zároveň se jedná o neudržitelný proces. Snahy o ekologičtější stavebnictví zahrnují využití několika aluminosilikátů, které mohou být buď odpadními produkty získanými z jiných průmyslových výrob, jako je granulovaná vysokopecní struska, popílek a křemičitá dýmka, nebo materiály pocházející z energeticky méně náročných průmyslových procesů, jako je metakaolin. Použití těchto materiálů při výrobě stavebních materiálů rovněž přispívá ke snížení výrobních nákladů. Aktivace aluminosilikátových materiálů alkalickými aktivátory vede k získání vysoce pevných materiálů, které lze považovat za alternativu běžného PC. Navzdory mnoha výhodám alkalicky aktivovaných aluminosilikátů (AAA) existuje zásadní nevýhoda, která se týká výrazného autogenního smršťování a smršťování při vysoušení, k němuž může docházet během tuhnutí materiálu. Tento jev vede k mikrotrhlinám a zhoršení mechanických lomových vlastností. Polymerní příměsi mohou modifikovat vlastnosti čerstvého a vytvrzeného materiálu AAA a překonat výše uvedené problémy. Tato disertační práce se zabývá vlivem polymerních přísad v různých hmotnostních množstvích aluminosilikátového pojiva na snižování smrštění a křehkosti a na zvýšení lomové houževnatosti. Jako polymerní příměsi byly vybrány polyetylen glykol (PEG), polypropylen glykol (PPG) a různé typy komerčních polymerů z řady dispergovatelných polymerních prášků Vinnapas®. Jejich vliv na vlastnosti získaných materiálů byl porovnáván s vlivem práškového přípravku proti smrštění Peramin SRA 40. Vzorky byly testovány na pevnost v ohybu a tlaku a jejich mikrostruktura byla zkoumána pomocí rtuťové porozimetrie a skenovací elektronové mikroskopie. Jedna z kapitol práce se zabývá studiem různých charakterizačních technik vzniku hlavních reakčních produktů v alkalicky aktivované strusce, jako jsou RTG difrakční analýza, Fourierovou tran Currently, the concrete industry utilizes Portland cement (PC) widely, whose production has a significant environmental impact, while it is also a non-sustainable process. Efforts towards a greener building industry involve employing several aluminosilicate materials that can be either by-products obtained from other industrial activities, such as granulated blast furnace slag, silica fume, and fly ash, or materials derived from less energy-intensive industrial processes, such as metakaolin. Using these materials in the preparation of building materials also contributes to reduced production costs. Activation of aluminosilicate materials by alkaline activators leads to high-strength materials that can be considered an alternative to ordinary Portland cement (OPC). Despite the numerous advantages of alkali-activated aluminosilicates (AAA), a major drawback is the significant autogenous and drying shrinkage that might occur during the material’s hardening. This phenomenon leads to microcracking and deterioration of mechanical fracture properties. Polymer admixtures can modify the properties of the fresh and hardened AAA material and overcome the abovementioned problems. This thesis investigates the influence of polymer admixtures, in different amounts by weight of the aluminosilicate binder, on reducing shrinkage and fragility and increasing fracture toughness. Polyethylene glycol (PEG), Polypropylene glycol (PPG), and different types of commercial polymers of the Vinnapas® - family of dispersible polymer powders were selected as polymer admixtures. Their effect on the properties of the obtained materials was compared with that of powder shrinkage reducer Peramin SRA 40. The specimens were tested for flexural and compressive strength, and their microstructure was investigated employing mercury intrusion porosimetry and scanning electron microscopy One of the chapters of the thesis deals with the study of different analytical techniques for the characterization Keywords: Alkali activated materials; geopolymers; slag; metakaolin; polymer admixtures; Alkalicky aktivované materiály; geopolymery; struska; metakaolin; polymerní přísady Available in a digital repository NRGL Modifikace vlastností alkalicky aktivovaných aluminosilikátů polymerními přísadami

V současné době se v betonářském průmyslu ve velké míře používá portlandský cement (PC), jehož výroba má značný dopad na životní prostředí a zároveň se jedná o neudržitelný proces. Snahy o ...

Mikhailova, Olesia; Bílek, Vlastimil; Vejmelková,, Eva; Žižková, Nikol; Rovnaník, Pavel
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Field Programmable Neural Networks odolná proti poruchám
Krčma, Martin; Kordík, Pavel; Stopjaková, Viera; Drábek, Vladimír
2023 - English Tato práce se zaměřuje na koncept Field Programmable Neural Networks jehož cílem je učinit implementaci umělých neuronových sítí v hradlových polích méně náročnou jejich prostředky. Za tímto účelem práce koncept rozvíjí a představuje několik jeho různých typů jež se vyznačují různými poměry mezi spotřebou zdrojů hradlových polí a přesností s jakou aproximují původní neuronovou síť jíž implementují. Teze díle rozšiřuje koncept o metody zabezpečení proti poruchám s využitím redundance a také bez ní. This thesis focuses on the Field Programmable Neural Networks concept intended to make implementation of neural networks in FPGAs less resource demanding. The thesis introduces and discusses several types of Field Programmable Neural Networks which provide different trad-offs between the resource consumption and the accuracy of the implemented neural network approximation. This thesis also introduces and discusses methods of hardening the Field Programmable Neural Networks against faults with and without redundancy. Keywords: Field Programmable Neural Networks; fault tolerance; neural networks; FPGAs; Field Programmable Neural Networks; odolnost proti poruchám; neuronové sítě; FPGA Available in a digital repository NRGL Field Programmable Neural Networks odolná proti poruchám

Tato práce se zaměřuje na koncept Field Programmable Neural Networks jehož cílem je učinit implementaci umělých neuronových sítí v hradlových polích méně náročnou jejich prostředky. Za tímto účelem ...

Krčma, Martin; Kordík, Pavel; Stopjaková, Viera; Drábek, Vladimír
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Strukturální studie extracelulárních domén adheze G protein-spojeného receptoru ADGRG4
Strnadová, Martina; Márová, Ivana; Mravec, Filip
2023 - English Bunková komunikácia je schopnosť buniek príjmať, vysielať a spracovávať signály zo svojho okolia. Môžeme teda hovoriť o komunikácii medzi bunkami a orgamizmom. Extracelulárne stimuly spúšťajú signál, ktorý interaguje s receptormi na bunkovom povrchu, čo má za následok aktiváciu intracelulárnych signálnych proteínov. Tieto proteíny sú rozdelené do viacerých rodín podľa ich špecifickej sekvencie, domén ktoré obsahujú, alebo ligandov, s ktorými interagujú. Jednou z týchto rodín je práve receptorová rodina adhezívnych receptorov spojených s G proteínom (aGPCR), ktorá obsahuje 33 členov. Najnovšie štúdie naznačujú, že fungujú z veľkej časti ako mechanoreceptory; avšak, pre niektorých členov boli identifikované aj ligandy pre ich aktiváciu. V porovnaní s inými GPCR sa táto rodina vyznačuje relatívne dlhou extracelulárnou oblasťou (ECR), ktorá obsahuje súbor rozličných štruktúrnych domén a motívov. ADGRG4 (GPR112) predstavuje jeden z najväčších aGPCR s dĺžkou reťazca väčšou ako 3000 aminokyselín (aa). Väčšina jeho reťazca aa sa nachádza v extracelulárnom priestore (viac ako 2500 aa). Je známe, že ADGRG4 je špecificky exprimovaný v enterochromafinných bunkách umiestnených v epiteli ľudského tenkého čreva. Tieto enteroendokrinné bunky sú zodpovedné za produkciu a sekréciu serotonínu a reagujú na chemické a mechanické podnety. K dnešnému dňu však fyziologická funkcia ADGRG4 v týchto bunkách zostáva neznáma. Cieľ tejto práce bol rozdelený na dve časti. V prvej časti bola snaha o poskytnutie štruktúrnych informácií o obrovskej extracelulárnej oblasti ADGRG4. ECR bola rozdelená na viacero častí pre lepšie skúmanie. Následne boli vzorky exprimované v ľudských embryonálnych obličkových bunkách 293 (HEK293S bunky). Výsledné proteínové štruktúry boli purifikované viacerými technikami. Pre zvýšenie možnosti kryštalizácie, bol purifikovaný proteín deglykozylovaný a až potom podrobený na kryštalizačné pokusy. Druhá časť sa zaoberala analýzou NTF-konštruktov, dobre preskúmaných ADGRs. Tieto konštrukty neobsahovali C-terminálny koniec (CTF), iba N-terminálnu časť (NTF). Desať rôznych proteínov bolo úspešne naklonovaných a expresovaných v HEK293T bunkách. Na vyhodnotenie výsledkov oligomerného stavu vzoriek z prvej aj druhej časti boli použité techniky Native PAGE a dynamický rozptyl svetla (DLS). Ako kontrola autoproteolýzy, ktorá je typickým znakom aGPCR, sa využili rozličné techniky Western blotting (WB). Metóda nano-diferenciačná skenovacia fluorescencia (DSF) sa využila na stanovenie pripravených konštruktov a na nájdenie optimálnych podmienok pre roztoky, ktoré sa v práci používali. Výsledky z prvej časti ukazujú za akých podmienok dokážeme nami vytvorený konštruk podrobiť kryštalizácii a následne ďalej pokračovať v jeho výskume. Druhá časť nám ukázala, ktoré nami klonované konštrukty sa dokážu stabilne expresovať v HEK293T bunkách. Na základe získaných parametrov z prvej a druhej časti dokáže výskum v tejto oblasti rozšíriť a do buducnosti získať dôležité informácie ohľadom týchto pozoruhodných receptorov. The aim of this thesis was to provide structural information on the huge extracellular region (ECR) of ADGRG4 that allows hypothesis of the function of the receptor. Therefore, the ECR was dissected into smaller, likely independently folded subunits. Subsequently, these samples were recombinantly expressed in human embryonic kidney 293 cells (HEK293S cells). These protein constructs were purified to allow for subsequent biophysical characterization. To increase the possibility of protein crystallisation, the purified protein was deglycosylated and then subjected to crystallisation trials. The second part of this thesis dealt with the analysis of the construct that contained the NTF part (the CTF was lacking), of well-established ADGRs. Ten different constructs were successfully cloned and expressed in HEK293T cells. Native PAGE and Dynamic Light Scattering (DLS) techniques were used to evaluate the results of the oligomeric state of the samples from both parts. As a control for autoproteolysis, which is a typical feature of aGPCR, various WB techniques were used. The Nano-Differential Scanner Fluorescence (DSF method was used to determine the prepared constructs and to find the optimal conditions for the buffers used in the thesis. The results of the first part show under which conditions the crystallisation trials were the most suitable that can be repeated and optimized further in the research. The second part showed which cloned constructs were able to be expressed in cells. Based on the parameters obtained from the first and second parts, research in this area can continue and, in the future, we can obtain important information about these remarkable receptors. Keywords: aGPCR; ADGRG4; NTF-constructs; molecular cloning; Dynamic Light Scattering; Nano-Differential Scanner Fluorimetry; protein crystallisation; aGPCR; ADGRG4; NTF-konštrukty; molekulárne klonovanie; dynamický rozptyl svetla; nano.diferenciačná skenovacia fluorescencia; proteínová kryštalizácia Available in a digital repository NRGL Strukturální studie extracelulárních domén adheze G protein-spojeného receptoru ADGRG4

Bunková komunikácia je schopnosť buniek príjmať, vysielať a spracovávať signály zo svojho okolia. Môžeme teda hovoriť o komunikácii medzi bunkami a orgamizmom. Extracelulárne stimuly spúšťajú signál, ...

Strnadová, Martina; Márová, Ivana; Mravec, Filip
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Experimental investigation and numerical modelling of top of rail products
Kvarda, Daniel; prof.Roger Lewis; Meierhofer, Alexander; Hartl, Martin
2023 - English Tato disertační práce se zabývá experimentálním a numerickým studiem maziv pro temeno kolejnice. Tyto maziva se používají ke snížení opotřebení, hluku a zlepšení energetické účinnosti kontaktu kola a kolejnice. V posledních dvou desetiletích byl proveden rozsáhlý experimentální výzkum týkající se použití maziv pro temeno kolejnice. Avšak velmi málo výzkumu bylo zaměřeno na základní mechanismy těchto produktů, zejména na problémy s nízkou adhezí. Aplikace matematických modelů v této oblasti také nebyla dosud zkoumána. Cílem této práce je pomocí matematického modelu vysvětlit třecí chování a problémy s nízkou adhezí maziv pro temeno kolejnice. Model předpokládá jak tření vznikající interakcí nerovností pevných látek, tak separaci mazacím filmem. Validace tohoto modelu byla provedena na experimentálním tribometru se schopností měřit tloušťku filmu pro ověření přesné predikce separace povrchu. Komerční tribometr byl použit ke zkoumání vlivu jednotlivých složek v mazivu pro temeno kolejnice na bázi oleje. Sada reologických testů v kombinaci s modelem ukázala, že pevné částice měly velmi malý vliv na zvýšení adheze po aplikaci. Následně byly testovány různé typy maziv pro temeno kolejnice pomocí vysokotlakého torzního zařízení. Mezný režim tření těchto látek byl hodnocen představeným modelem. Bylo zjištěno, že pozitivní třecí vlastnosti, které by tyto produkty měly poskytovat, jsou výsledkem velké skluzové vzdálenosti, která mění složení třecí vrstvy. Nízký koeficient tření v důsledku nadměrné aplikace se vyskytl při stejném aplikovaném množství u všech testovaných látek. Tato diplomová práce představuje původní výzkum rozšiřující znalosti o produktech pro temeno kolejnice. This dissertation thesis deals with experimental and numerical study of top or rail products. These products are used to reduce wear, noise and improve energy efficiency of wheel and rail contact. In the last two decades, extensive experimental research has been conducted on the use of top of rail products. However, very little research has focused on the fundamental mechanisms of these products, especially causes of low adhesion. Application of mathematical models to this field was also not yet examined. The aim of this thesis is to explain the frictional behaviour and low adhesion conditions of the top of rail products with the use of a mathematical model. The model assumes both friction arising from solid asperity interaction and separation by a fluid film. The validation of this model was carried out on an experimental tribometer with the ability to measure film thickness to validate the accurate prediction of surface separation. A commercial tribometer was used to investigate the influence of individual components in oil-based top of rail product on the coefficient of adhesion. A set of rheological tests in combination with the model showed that the solid particles had very little effect in increasing adhesion after application. Subsequently, different types of top of rail products were tested using a high pressure torsion device. The boundary friction of these substances was evaluated by the model. The positive frictional characteristics that these products should provide are found to be a result of sliding friction changing the composition of the interfacial layer. In addition, the low coefficient of friction due to overapplication occurred at the same amount applied for all tested substances. This thesis presents original research expanding on the knowledge of top of rail products. Keywords: Wheel-rail contact; Friction management; Top of rail products; Numerical model; Tribology; Kontakt kolo-kolejnice; Řízení tření; Maziva pro kolejový svršek; Numerický model; Tribologie Available in a digital repository NRGL Experimental investigation and numerical modelling of top of rail products

Tato disertační práce se zabývá experimentálním a numerickým studiem maziv pro temeno kolejnice. Tyto maziva se používají ke snížení opotřebení, hluku a zlepšení energetické účinnosti kontaktu kola a ...

Kvarda, Daniel; prof.Roger Lewis; Meierhofer, Alexander; Hartl, Martin
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Mechanismy poškození niklové superslitiny René 41 při únavě
Babinský, Tomáš; Pippan, Reinhard; Růžička,, Milan; Polák, Jaroslav
2023 - English Předkládaná práce se zabývá vznikem poškození ve tvářené niklové superslitině René 41, která je podrobena únavovému zatěžování za pokojové a zvýšené (800 °C) teploty. Slitina byla zkoumána ve dvou termodynamických stavech: po rozpouštěcím žíhání a po stárnutí. Jednoosé zkoušky nízkocyklové únavy byly prováděny symetricky vzhledem k řízené veličině, kterou byla celková podélná deformace. Za účelem studia mechanismů poškození a jejich souvislosti s plastickou deformací byly aplikovány techniky elektronové mikroskopie doplněné o analýzu cyklické odezvy ve formě hysterezních smyček statistickým přístupem. Navíc byly provedeny přerušované únavové zkoušky za účelem studia vývoje povrchového reliéfu ve vztahu k dislokační substruktuře, k čemuž bylo opět využito elektronové mikroskopie. Porušení za pokojové teploty bylo povětšinou transkrystalické, únavové trhliny iniciovaly především uvnitř zrn z povrchového reliéfu. Srovnáme-li dva zkoušené stavy, stárnutý materiál vykazoval vyšší hodnoty cyklického napětí a při srovnatelném napětí dosahoval vyšších životností. Cyklická deformace byla od prvního cyklu lokalizována do persistentních skluzových pásů. Bylo zjištěno, že většina skluzových pásů vzniká na začátku únavového života, kvůli čemuž jsou koherentní precipitáty ‘ významně deformovány pouze na začátku únavového života. Skluz v persistentních skluzových pásech vedl k vytvoření povrchového reliéfu ve formě skluzových schodů, extruzí a intruzí. Vznik povrchového reliéfu byl podrobně diskutován s existujícími modely. Vysokoteplotní expozice měla za následek oxidaci povrchu, zejména na oslabených hranicích zrn, kde iniciovaly a následně se šířily únavové trhliny. Výsledné poškození bylo tudíž interkrystalické. The present study deals with the aspects of fatigue damage in a wrought Ni-based superalloy René 41. The material of interest was investigated in two thermodynamical states: solutionised and aged. Uniaxial, fully-reversed low-cycle fatigue tests were conducted at room and elevated (800 °C) temperatures under total strain amplitude control. To study the relevant damage mechanisms and reveal their connection to plastic deformation, a detailed analysis of the cyclic response using a statistical approach was performed, and advanced microscopy techniques were employed, namely scanning and transmission electron microscopy. Interrupted fatigue tests were performed to study the evolution of surface relief and the underlying dislocation structure. After each interruption, the evolution of the microstructure was analysed using electron microscopy techniques. At room temperature, the damage was mostly transgranular, and the cracks initiated predominantly within grains from the roughened surface. Comparing the two investigated material states, the aged material attained higher stresses and exhibited higher lifetimes in service-relevant stress-life relation. Cyclic deformation was found to localize to persistent slip bands since the first cycle, and the majority of slip bands formed very early in the fatigue life. Hence, shearing of the strengthening phase, coherent ’ precipitates, occurred largely only in the first few cycles. Due to the cyclic slip localization, surface roughening emanated in the form of slip steps, extrusions and intrusions. The formation of surface relief was thoroughly discussed with existing models. The exposure to high temperatures led to an environmental attack, due to which an oxide layer formed on the surface. The cracks initiated and propagated along weakened grain boundaries, and the resulting damage was thus intergranular. Keywords: Low-cycle fatigue; Cyclic slip localization; Persistent slip band (PSB); Persistent slip marking (PSM); Dislocation; Electron microscopy; Superalloy; Nízkocyklová únava; Lokalizace cyklické deformace; Persistentní skluzový pás; Persistentní skluzová stopa; Dislokace; Elektronová mikroskopie; Superslitina Available in a digital repository NRGL Mechanismy poškození niklové superslitiny René 41 při únavě

Předkládaná práce se zabývá vznikem poškození ve tvářené niklové superslitině René 41, která je podrobena únavovému zatěžování za pokojové a zvýšené (800 °C) teploty. Slitina byla zkoumána ve dvou ...

Babinský, Tomáš; Pippan, Reinhard; Růžička,, Milan; Polák, Jaroslav
Vysoké učení technické v Brně, 2023