Intermetalika a jevy tvarové paměti
|
|
- Luděk Mareš
- před 8 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 Intermetalika a jevy tvarové paměti RNDr. Václav Novák, CSc. Fyzikální ústav Akademie věd ČR novakv@fzu.cz Od pradávných dob užívá člověk kovy, po některých se nazývají dokonce celá historická období doba bronzová a doba železná. Spíše než metalurgové byli odborníci v tomto oboru kováři a slévači, nebo i alchymisté. Řídili se zkušeností, kterou získali od svých předchůdců. Znovu zkoušeli nové postupy i materiály až postupně nalezli materiály takových vlastností, které mohly být uplatněny. Ačkoliv to nevěděli pracovali i s intermetaliky. Nalezli bronz pro zvony i děla to byla slitina mědi s 25% cínu, tedy CuB3BSn. Mosaz pro štíty a lodní pancíře byla slitina blízká CuB3BZn. Amalgamy užívané pro výplně zubů obsahovaly ve slitině Ag-Sn-Hg intermetalika AgB3B HgB2B, SnB8BHg a hlavně AgB3BSn. Mezi velmi známé odborníky patřil i Lazarus Ercker ze Schreckenfelsu ( ), původem ze Saska, od roku 1568 pracoval v Kutné hoře, působil i jako pražský mincmistr a nejvyšší hofmistr v zemích koruny české. Byl autorem proslulé Knihy o prubířství (Praha 1574). Popisoval jak lze užít rtuti při získávání zlata z chudých rud a přitom vlastně používal vlastností intermetalik zlata a rtuti. Lazar Ercker byl také projektantem Rudolfovy štoly v Praze. V osmnáctém století začalo systematické experimentální studium binárních slitin. Gellert v Petrohradě zkoumal deset tehdy známých kovových prvků (Cu, Au, Ag, Fe, Sn, Hg, Pb, Zn, Sb, Bi) a jejich kombinace a zjistil, že hustota některých slitin je vyšší než odpovídá pákovému pravidlu až o 17 %. Počátkem 19. století byla s rozvojem chemie zjištěna u některých slitin vyjímečná odolnost vůči kyselinám. Všechny tyto slitiny se zvláštními vlastnostmi jsou dnes označovány jako intermetalika. Během dalšího půl století byla objevena diskontinuita řady dalších vlastností
2 TP PT Moderní e) f) g) h) a) b) c) d) 1 Typické příklady prostorově centr ovaných struktur a) B2 (NiAl), b) B32 (NaTl), c) B11 (TiCu), d) D0B3 B(NiBˇ3BAl) a plošně centrovaných struktur biná rních slitin e) L1B0B ( CuPt ), f ) L1B1B ( CuAu ), g) L1B2B ( AuCuB3B ), h) D0B22B ( TiAlB3B ). Uvedeno je označení uspořádané struktury, v závorce je příklad slitiny. elektrických, mechanických, magnetických a zvláště chemických. Další pokusy nalézt speciální slitiny (intermetalika) byly někdy úspěšné, jindy docházelo i k omylům. Jako další experimentální metoda byla použita termická analýza a pomocí ní byly sestrojeny první fázové diagramy binárních slitin. V roce 1900 bylo známo s jistotou 37 intermetalických látek, o dvacet let později 400, dnes je odhadován jejich počet na více než Začátkem tohoto století skončila v materiálovém výzkumu čistě empirická doba a za pomoci teoretické termodynamiky (významné práce Gibbse), užitím rentgenových difrakčních metod a dalších experimentálních metodik začala éra oboru, který se dnes 1 nazývá fyzika kovů.tp PT B2 (NiAl) Ni Al Al L2 (Ni AlTi) 1 2 Ni Al Ti D0 (Fe Al) 3 3 Fe Fe Al 2 Příklad uspořádané ternárn í slitiny Na obr. 1 a 2 jsou uvedeny příklady uspořádaných krystalových struktur, které jsou často tvořeny i intermetaliky. Základní buňka intermetalik přitom nemusí být tak malá, jako je uvedeno na obrázcích, základní buňku složitých intermetalik tvoří i stovky atomů. Definice intermetalik Intermetalika jsou takové slitiny kovů, které se svou strukturou a vlastnostmi liší od jednotlivých složek. Pouhou interpolací nelze jejich vlastnosti předpovědět. Většinou existují jen v úzkém oboru koncentrací, mají přesné chemické složení, kterým jsou charakterizovány; jejich atomy jsou v krystalové mřížce uspořádány. Někdy se nazývají intermetalické sloučeniny a pro jejich popis se používá chemická symbolika. 1 fyzika kovů je velmi mladý obor, jeden z jeho základních pojmů dislokace byl objeven až čtvrt století po objevení speciální teorie relativity.
3 Amalgamy Pojem amalgamy je všeobecně používán pro slitiny rtuti, ovšem nejširší uplatnění nalezly zubní amalgamy, tedy slitina Ag-Sn-Hg, která je obecně užívána k doplnění ztracené nebo poškozené zubní struktury. Odhadem je ročně na celém světě umístěno do zubů několik set milionů výplní ve vyspělých zemích připadá jedna výplň na dva obyvatele ročně. Jiné materiály na bázi plastů a keramik mají příznivou barvu (z estetických důvodů výhodnou pro přední zuby), a nejsou drahé, ale kupodivu nejsou tak pevné, také méně odolávají vlivům eroze a jejich životnost je menší. Vlastnosti amalgamů natolik převažují, že žádná náhrada nebyla a není natolik úspěšná, aby amalgamy vystřídala, jejich jedinou nevýhodou je, že jsou stříbrné. Z hlediska intermetalik obsahují dentální amalgamy po vytvrzení (po několika hodinách až dnech) intermetalika AgB2BHgB3B, SnB8BHg a hlavně nejpevnější AgB3BSn. Postup dentistů je relativně jednoduchý mají k dispozici prášek hlavně tvořený AgB3BSn a rtuť, jejich smícháním vzniká nejdříve polotekutá směs, která rychle tuhne a tvrdne. Během několika minut vlivem difuse vznikají zárodky intermetalických fází. V té době je materiál celkově měkký a dá se vytvarovat do žádaného tvaru. V ústech pak je vyšší teplota než v laboratoři a difuse se urychluje, takže asi po jedné hodině dosahuje téměř žádanou pevnost. Důležité je, aby výchozí prášek obsahoval již intermetalikum AgB3BSn, které má pevnost vyšší než 500 MPa (vyšší než běžná konstrukční ocel), ve formě co nejmenších částic. Problémem, i když vlastně jen psychologickým, je přítomnost tak velkého množství rtuti v zubních výplních. Rtuť je vysoce toxická a může způsobit nejen otravy, ale i různá onemocnění. Chemické chování prvků v intermetaliku je však zcela odlišné od vlastností čisté látky právě pro velmi pevnou vazbu mezi atomy v uspořádané mřížce intermetalika. Studie toxicity zubních amalgamů ukázaly, že množství rtuti uvolňované z amalgamu výplně je zanedbatelné ve srovnání s normální dávkou z okolního prostředí, která je přijímána v potravě (zvláště z čerstvé zeleniny) a očichází vzduchem. Intermetalika pro vysoké teploty Vývoj materiálů pro motory, turbíny a všech zařízení pracujících při vyšších teplotách prodělal v minulém století velký vývoj. Vývoj letecké techniky si vyžádal studium nových materiálů pro letecké motory, které musí mít vysokou pevnost i při vysokých teplotách a navíc nízkou hustotu, aby celková hmotnost motoru byla co nejnižší. První slitiny užité pro letecké turbínové motory byly jen upravené austenitické nerezavějící oceli (slitiny typu Fe-Ni-Cr s malým
4 množstvím Al a Ti). Hlavní důvod pevnosti i při vyšších teplotách byl právě obsah drobných částic intermetalické fáze NiB3BAl. Další fází vývoje superslitin (jak jsou tyto materiály také nazývány) byla příprava směrovým tavením, kdy zrna v polykrystalu již nejsou orientována náhodně, ale mají jednu přednostní orientaci. Takovýto materiál se již blíží monokrystalu. Skutečně některé prvky, jako lopatky turbín, jsou připravovány jako monokrystaly tím je vlastně vyřešen problém praskání po hranicích zrn monokrystaly žádné hranice zrn nemají. Materiály pro motory, turbíny a jiné aplikace při relativně vysokých teplotách jsou vyvíjeny s velkým úsilím, neboť účinnost těchto zařízení se zvyšuje s rostoucí teplotou spalování a právě na vstupní části jsou kladeny požadavky tepelné a korozní odolnosti, navíc v letectví hraje významnou roli i hmotnost a tepelná vodivost. Z těchto důvodů je pozornost věnována slitinám hliníku a titanu, od kterých se takové vlastnosti očekávají. Nejdůležitější intermetalikum pro vysoké teploty - NiB3BAl je slitina se strukturou L1B2 B. Mez skluzu, tj. napětí, na které může být materiál zatížen bez plastické deformace, je 400 MPa při teplotě 1000K, přidáním příměsí jako Hf a Ti se ještě výrazně zvyšuje. Tento materiál vykazuje anomálii teplotní závislosti meze skluzu. U klasických slitin mez skluzu s rostoucí teplotou klesá, kdežto u NiB3BAl mez skluzu roste až do teploty 900 K a pak teprve klesá. Tento neobvyklý jev byl vysvětlen chováním dislokací v tomto intermetaliku. Klasická slitina vyvinutá z NiB3BAl má stejnou strukturu při poněkud komplikovanějším složení (Ni-16%Al-8%Cr-1,5%Mo s malým množstvím Zr a B). Tyto materiály se používají hlavně v letectví ke konstrukci spalovacích turbin, perspektivní použití je i pro výrobu parních turbin a ve sklářství. Řezací nástroje z tohoto materiálu mají větší odolnost proti přehřátí a nemusí se tedy tolik chladit. Písty a ventily pro naftové motory mají větší odolnost proti korozi a opotřebení. Ovšem nejširší použití je pro tryskové motory slitina Ni- 16,3%Al-8,2%Mo směrově utuhlá může být použita až do 1300 K a zároveň má v oxidačním prostředí vysokou korozní odolnost. NiAl struktura tohoto intermetalika je B2 (obr. 1). Jeho hlavní předností je o 30% nižší váha než u NiB3BAl, výrazně vyšší tepelná vodivost. (asi 5 krát) a vysoká odolnost proti korozi. Čisté NiAl je ovšem velmi křehké při pokojové teplotě a plastické začíná být až nad 700 K. Jeho křehkost je způsobena jednak malou pohyblivostí dislokací u nižších teplot, jednak v polykrystalu dochází snadno k praskání po hranicích zrn. NiAl má totiž vysokou anizotropii svých vlastností a při změně teploty a hlavně pod vnějším napětím vznikají na styku zrn velká vnitřní napětí, ty pak usnadňují šíření trhlin. Přidání malého množství Fe, Ga, Mo zvyšuje plasticitu i u nízkých teplot. NiAl je perspektivní materiál, který se však dosud neužívá.
5 TiAl intermetalikum se strukturou L1B0B, je slabě tetragonální. Nejatraktivnější vlastností 3 tohoto intermetalika je jeho nízká hustota, která je nižší než 4000 kg/mp PB B(oceli mají hustotu téměř kg/mp PB Ba superslitiny v současné době nejčastěji užívané dosahují hodnot 6000 kg/mp PB. BNavíc má TiAl vysokou tepelnou vodivost a odolnost proti korozi a opotřebení až do teploty 1200 K. Podobně jako NiAl má poněkud sníženou plasticitu. Při dostatečné technologické kázni a pečlivé konstrukční přípravě může nahradit superslitiny hlavně v letectví, kde váha je velice kritickým parametrem. Již byly navrženy i ventily z tohoto materiálu pro spalovací motory, u kterých pak je výrazně příznivější chování motoru při startu právě pro malou hmotnost. Na rozdíl od NiAl byly předvedeny již hotové součásti turbin, technologie přípravy je již zvládnuta a některé firmy připravují motor s větším zastoupením součástí z TiAl. Mezi další intermetalika uvažovaná pro užití při vysokých teplotách (která jsou v současné době také intenzivně studována) patří : FeAl, FeB3BAl, TiB3BAl, ZrB3BAl, AlB3BTi a mnohá jiná. Slitiny s tvarovou pamětí Materiály, které mají paměť, nás vlastně obklopují a ani si to příliš neuvědomujeme. Stačí připomenout záznamové pásky audio i video techniky, nebo i polovodičové paměti počítačů. Do těchto médií je ukládána informace a pak zase čtena. Dnes dovedeme připravit i materiály, které si pamatují tvar. Mohou být nejrůznější - od kovů přes keramiky a polymery až po organické látky. Dále se budeme věnovat nejznámějším z nich - kovovým intermetalickým slitinám s tvarovou pamětí, pro které je v anglické literatuře zaveden termín Shape Memory Alloys /SMA/. 3 Princip jevů tvarové paměti. Diagramy naznačují schematicky odezvu vzorku slitiny SMA transformující martenziticky při změně teploty a napětí. Červeně je naznačen kubický austenit a zeleně dvě varianty martenzitické fáze s nižší symetrií.
6 TP TP PT Austenit PT Martensitická označuje označuje Tvarová paměť Jev tvarové paměti trochu připomíná kouzelnický trik. Sou-částka ze slitiny SMA je ochlazena a potom zdeformována, tak, že se podstatně změní její tvar. Po zahřátí nad určitou charakteris-tickou teplotu se součástka samo-volně vrátí ke svému původnímu tvaru. Deformace může být velká a změna tvaru výrazná. Jev tvarové paměti byl poprvé experimentálně pozorován a fyzikálně vysvětlen na poněkud exotické slitině zlato-kadmium (Au-Cd) v roce Aktivita výzkumu v tomto oboru významně vzrostla až po roce 1963, kdy byl tento jev náhodně pozorován na slitině NiTi vyvíjené původně jako antikorozní materiál. Slitiny SMA navíc vykazují i další velmi atraktivní vlastnosti při mechanickém namáhání, které úzce souvisí s tvarovou pamětí a je možné je souhrnně označit jako "Jevy tvarové paměti". Martenzitická transformace Fyzikálním základem pro vysvětlení jevů tvarové paměti je bezdifuzní fázová přeměna v pevném stavu - martenzitická transformace, jejíž průběh lze v SMA řídit změnou teploty nebo vnějšího napětí. Fáze existující při vyšší teplotě má kubickou krystalovou mřížku a nazývá se z historických 2 3 důvodů austenit.tp PT Fáze vzniklá ochlazením nebo působením vnějších sil se nazývá martenzittp PT a krystalovou mřížku s nižší symetrií. Strukturní změnu probíhající při martenzitické transformaci si lze zjednodušeně představit jako tvarovou změnu původních krychlí na kosé kvádry (obrázek 3). Z původně stejně dlouhých stran krychle a pravých úhlů se stanou nestejně dlouhé hrany kvádru a dokonce u kosého kvádru nesvírají strany pravé úhly. Martenzit s nižší symetrií může vznikat v různém natočení vzhledem k původní krychli a tedy existovat v několika (3-24) krystalograficky shodných ale natočených variantách, jak je znázorněno na obrázku 3 různými odstíny. Nepůsobí-li v tepelném cyklu (cesta 1, obr. 4) při transformaci napětí, vznikají tyto varianty tak, že nedochází k žádné tvarové změně tvarové změny jednotlivých variant se vzájemně kompenzují a objem se přibližně zachovává. Objemový podíl martenzitické fáze a s ním fyzikální vlastnosti slitiny (barva, elektrický odpor, modul pružnosti) se mění v tepelném cyklu podle hysterezní křivky (obr. 3, dole). Teplota MBsB začátek přeměny do martenzitu při ochlazování a podobně teplota ABfB konec přeměny do austenitu při ohřevu. má 2 podle anglického metalurga Sira Austena (Williama Chandlera Robertse, ), který popsal fázový diagram Fe-C. 3 transformace je nazývána od roku 1895 podle německého metalurga Adolfa Martense ( ), který popsal tento druh fázové transformace v kalených ocelích (ve slitinách železa), stejně tak martensit.
7 Pseudoplasticita Namáháme-li SMA součástku v martenzitickém stavu (T<Ms) v tahu a tlaku (cesta 2, obr. 4), deformuje se snadno v rozsahu ± ~5%, kdy se postupně se vytvoří pro dané zatížení nejvýhodnější varianta martenzitu. Za touto mezí a při odtížení se zorientovaný martenzit chová elasticky. Tento jev se označuje jako pseudoplasticita. Přestože křivka na obrázku 3 vlevo se zdánlivě podobá chování běžného kovu, nedochází v SMA k pohybu skluzových dislokací, způsobujících nevratné tvarové změny, ale pouze k pohybu fázových a vnitřních rozhraní typu dvojčat. Při následném ohřevu součástky nad teplotu ABf B(cesta 3, obr. 4) se martenzit transformuje zpět do vysokoteplotní austenitické fáze, přičemž se tvar součástky mění na původní a dochází k vlastnímu jevu tvarové paměti. Je-li deformované součástce při ohřevu bráněno, návrat do původního austenitického stavu probíhá obtížně a součástka působí na své okolí velkou silou. Pokud zorientovaný martenzit transformuje, mění se napětí s teplotou přibližně lineárně, jak ukazuje diagram napětí-teplota ve středu obrázku 3 (cesta 5, obr. 4). Takto vyvolaná napětí mohou dosahovat hodnot až stovek MPa, což lze technicky využívat například i k štěpení kamene, vytváření trvalých spojů v nepřístupných místech a podobně. Superelasticita Namáháme-li však SMA součástku v austenitické fázi (T>ABfB, cesta 4, obr. 4), dochází k martenzitické transformaci z austenitu do nejvhodněji orientované martenzitické varianty i beze změny teploty, pouze pod vlivem napětí. Deformace (tvarová změna) s tím spojená je opět omezená ale plně vratná při odtížení podle hysterezní křivky na obrázku 3 vpravo nahoře. Zatímco elastická deformace běžných kovových materiálů je poměrně malá (vyjímečně nad 0,7%), může být vratná deformace způsobená transformací i více než deset procent. Proto se popisované deformační chování nazývá superelasticita. Na rozdíl od elasticity je však superelastická deformační křivka SMA silně nelineární a vždy doprovázená hysterezí. Velmi důležité pro 4 Jevy tvarové paměti v diagramu napětí- teplota. 1 tepelný cyklu s, 2 pseudoplasticita, 3 jev technické aplikace je, že k deformaci transformací dochází při konstantní úrovni napětí, jež však silně tvarové paměti, 4 superelasticita, 5 termomechanický závisí na teplotě. cyklus s konstantní deformací.
8 Technické využití Princip jevů tvarové paměti byl popsán pomocí obrázku 3 velmi zjednodušeně. V technických aplikacích, kde se používaná polykrystalických materiálů, je chování SMA složitější. Nicméně, přesto se již dnes vyrábí ve velkých sériích existují komer-čně úspěšné aplikace, v nichž SMA pracují v cyklech podél všech pěti cest naznače-ných v obrázku 4. Z konstrukčního hlediska je nejpodstatnější, že SMA jsou kovy s vynikajícími konstrukčními vlastnostmi, a že se aktivně využívá: i) mechanické nelineární odezvy materiálu daleko přesahující mez pružnosti, ii) schopnosti SMA součástky konat funkce - zejména rozpoznávat a hned reagovat na změnu teploty, iii) tepelné nebo mechanické hystereze. Informacím o nejzajímavějších technických aplikacích SMA je věnována druhá část tohoto článku. "Inteligence" slitin SMA zmiňovaná často v literatuře spočívá ve skutečnosti, že slitina sama vykonává funkce, pro které by jinak bylo nutné využít samostatných zařízení. V uvedeném případě nahradí teplotní čidlo, procesor a lineární motor. To má velký význam zejména v miniaturizaci. Součástku SMA lze zmenšovat až do rozměrů řádově mikrometrů aniž bychom omezili její funkčnost, protože funkci vykonává samotná transformující se krystalická mřížka materiálu. Materiály V technických aplikacích jsou zdaleka nejrozšířenější slitiny NiTi (50-51 at. %Ni) známé pod obchodním názvem Nitinol, buď binární nebo s příměsí třetího prvku (Cu, Hf, Nb, Pd ). Vedle nich je však známa dlouhá řada dalších, většinou uspořádaných slitin, které buď byly studovány v rámci základního výzkumu (AuCd, CuZnAl, CuAlNi..) a nebo jsou v současné době ve vývoji (FePd,TiPd, NiMnGa, CoNiAl ) Z technického hlediska je důležité, že se v posledních letech významně rozšířily jak rozsah a kvalita SMA materiálů, tak možnosti - kde, jak a v jaké formě lze SMA polotovary pořídit. Co se týká formy prodávaných polotovarů (Obr. 5), nejběžnější jsou dráty (průměr ~0,1-5mm), ale nově jsou vyráběny i trubky (průměr ~0,2-6 mm), tenké folie (~ µm), tenké vrstvy (~10 µm) a práškové slitiny. K vývoji technických aplikací využívajících SMA stačí znalosti a relativně omezené množství 5 Polotovary ze slitiny NiTi polotovarů pro zkoušky a konstrukci prototypů, takže
9 ani zatím stále relativně vysoká cena není podstatnou překážkou pro inovace či vývoj nových technických aplikací s jejich využitím. Aplikace materiálů s tvarovou pamětí Slitiny s tvarovou pamětí mají řadu velmi specifických vlastností, kterými se liší od běžných konstrukčních materiálů, jako je superelasticita, jev tvarové paměti, schopnost vyvíjet sílu při ohřevu a další. Pro dobrou biokompatibilitu je řada těchto materiálů i vhodným materiálem pro medicínské využití. Nevýhodu těchto materiálů je na prvním místě jejich cena. Podívejme se blíže, kde už byly materiály s tvarovou pamětí úspěšně použity a proč (příklady na obrázku 6.). Jsou to například spojky potrubí - spojování špatně svařitelných materiálů nebo spojování potrubí na nepřístupných místech například v křídlech letadel. Velmi rozšířené je využití superelastických vlastností SMA. Jsou z nich vyráběny prvky reagující na teplotu okolí (pasivní pohonné jednotky) - otevírače a zavírače žaluzií klimatizátoru, směšovací vodní baterie, pojistné ventily - SMA prvek detekuje teplotu a zároveň na ni reaguje akcí, podobně jako bimetal, chování je však silně nelineární v závislosti na teplotě a příslušná deformace může být značná. U aktivních pohonných jednotek vyvoláme transformaci dodáním energie (tepelné, případně magnetické) a můžeme práci takovéhoto aktuátoru snadno řídit. 6 Příklady užití slitin s tvarovou pamětí. a) Anténa přenosného telefonu, b) Marsovské vozítko Mars Pathfinder bylo vybaveno detektorem dopadajícího marťanského prachu, pohyb byl zajištěn elektricky zahřívaným SMA drátkem, c) směšovací vodovodní baterie (viz ob r 7) d ) stenty pro lékařské účely e) superelastické obroučky brýlí.
10 Superelastické aplikace Superelastické chování nabízí velkou vratnou deformaci (několik %) a zároveň velmi nelineární průběh deformační křivky. V určité části deformační křivky totiž může narůstat významně deformace. Působící napětí se téměř nemění a podobné chování vykazuje materiál i při odtížení, přičemž po úplném odtížení se tvar součásti vrací do původního tvaru. Velmi výrazný efekt má superelasticita při ohybu, krutu nebo při deformaci pružin a sítí. Příkladem takových aplikací jsou superelastické obroučky brýlí, které se po odtížení vrací do správného tvaru, navíc jsou příjemné na nošení, protože netlačí. Pro přenosné telefony (pracující na nižším kmitočtu než mobilní telefony) jsou antény zhotoveny ze superelastické slitiny, proto jsou velmi ohebné. SMA se uplatňují i jako výztuhy v obuvi, prádle a oděvech, které zvětšují pohodlí při nošení a užívání a mají naopak menší nebezpečí nevratného poškození. Katetry (guidewires) - tenké trubičky, které jsou zaváděny tělními trubicemi do různých tělních dutin. Právě chování trubek ze SMA materiálů v ohybu určuje jedinečné vlastnosti lékařských katetrů. I při průchodu trubicí tvořenou jemnou biologickou tkání sleduje jemné zákruty a mechanicky tkáň nepoškodí. Navíc lze katetrem dopravit na žádané místo superelastický mikrochirurgický nástroj, kterým pak lze provést úkon, který by jiný materiál velmi obtížně dovolil. Podrobnosti lze nalézt ve specializované lékařské literatuře. Materiály s tvarovou pamětí mají lepší mechanické vlastnosti, méně zatěžují pacienty, usnadňují unikátní lékařské úkony. Stenty síťky ve tvaru trubiček připravené spletením z drátu nebo laserovým vyříznutím z tenkostěnné trubičky (viz. obr. 5, 6d), jsou lékařskými pomůckami, které hlavně pomáhají zlepšovat průchodnost cév v okolí lidského srdce a jiných důležitých místech krevního oběhu, dále pak průchodnost jiných tělních trubic od žlučovodu až po jícen a střeva. Jsou využívány hned tři vlastnosti SMA a) superplasticita při komprimaci stentu do trubičky katetru, kterým je dopraven na místo, b) tvarová paměť při roztažení stentu v místě jeho funkce vlivem tělesné teploty se stent roztáhne do původního tvaru, c) biokompatibilita stentu materiál stentu je intermetalikum a velmi dobře odolává agresivnímu prostředí lidského těla. Nelineární deformační chování stentů je velmi Tabulka: Přehled slitin s tvarovou pamětí slitina Vratná deformace Transformační Šířka hystereze Teplotní závislost napětí [%] teploty [ C] [ C] σ/ T [MPa/ C] NiTi NiTi -R-fáze NiTiCu CuZnAl FeMnSi 1-2 ~320 ~
11 (teplota podobné chování biologických materiálů, které je obklopují, proto je biologické tkáně dobře přijímají. Průmysl stentů je také velmi atraktivní z ekonomického hlediska, neboť roční obrat tohoto odvětví přesáhl již dvě miliardy dolarů a stále roste. Je potěšitelné, že i česká firma vstoupila odvážně do výroby stentů a je příkladem pro ostatní naše výrobce ve využití moderních materiálů. Drobné chirurgické nástroje, vyrobené z SMA mají lepší vlastnosti než vyrobené z klasických materiálů. Díky superelastickým vlastnostem tytéž úkony lze provést na menším prostoru a méně zatěžují pacienta. Unikátní operace mozku, prováděné pomocí katetrové trubičky přivedené do mozku z krčních cév umožnily teprve superelastické materiály, neboť zakřivení cév v mozku je příliš velké pro použití klasických nástrojů. Permanentní rovnátka zubů mají aktivní člen tvořený z elastického drátku, který táhne pokřivené zuby do žádané polohy. Pokud je drátek vyroben z klasické oceli, má lineární elastické chování. Jak se zub blíží žádané poloze, síla na zub klesá a drátek je potřeba upravit nebo vyměnit. Pokud ovšem stomatolog použije drátek superelastický, je síla na zuby silně nelineární a navíc závislá na teplotě v ústech. Superelastické chování drátku znamená, že zub je tažen do žádané polohy skoro stejnou silou, ať je daleko nebo blízko, a úroveň síly se mění s teplotou. Oba tyto efekty výrazně urychlují proces vyrovnání chrupu a udávané hodnoty kolem osmi týdnů zní neuvěřitelně. Zvláště pro pacienty, kteří nosili ocelová rovnátka řadu měsíců i let. Spojovací prvky Praktické aplikace pro slitiny s tvarovou pamětí se objevily již v prvních deseti letech od objevu tohoto jevu ve slitině NiTi. První úspěšnou aplikaci přinesla firma Raychem pro spony a spojky trubek. V tomto případě spojka potrubí vyrobená z NiTi je roztažena v martensitickém stavu a po vložení spojovaných trubek je zahřáta na teplotu nad ABfB návratu do původního tvaru a struktury). Spojka se stáhne (smrští) vlivem jevu tvarové paměti a spojení trubek je zajištěno. Takovéto spojky byly použity pro hydraulický systém stíhaček F-14. Pro úspěšnost tohoto použití byly dva důvody spojky byly vysoce spolehlivé a cena nebyla pro vojenské použití rozhodující. Elektrické konektory zvláště u miniaturních kabelů vybavené paměťovými prvky dovolují poměrně snadné zasunutí při dobrém výsledném elektrickém kontaktu. Podobně pro testování elektronických prvků s velkým množstvím vývodů (mikroprocesory) je výhodné použít speciální konektory s paměťovými prvky, do kterých lze snadno součástku zasunout bez nebezpečí ohnutí nožiček. Slabé zahřátí konektoru uvede v činnost paměťové elementy a dojde k dobrému mechanickému i elektrickému kontaktu, po slabém ochlazení se mechanický kontakt uvolní a elektronickou součást lze snadno vyjmout, případně kabel rozpojit.
12 Pohonné jednotky Vlastnost, že při návratu do austenitu materiál SMA vyvíjí sílu a to dosti značnou je využita v aplikacích, ve kterých tyto prvky nahrazují teplotní čidlo, vyhodnocovací jednotku i příslušný akční člen (motor). Oproti klasickým prvkům se s výhodou využívá nelineární teplotní charakteristika, t.j. reagují v úzkém oboru teplot, který lze relativně přesně nastavit. Velmi rozšířeným použitím slitin s tvarovou pamětí jsou různé tepelné aktuátory. Je to například vodovodní baterie, ve které je udržována stálá teplota vytékající vody právě díky pružině z SMA slitiny. Princip je znázorněn na řezu baterií (obrázek 7.), základem jsou dvě pružiny jedna teplotně a napěťově citlivá ze SMA slitiny Ni-Ti a druhá teplotně necitlivá, vytvářející potřebné předpětí (bias spring). Předpětím se nastaví žádaná teplota vytékající vody a NiTi pružina pohybuje šoupátkem tak, že nastavuje poměr teplé a tudené vody. Martensitická transformace pružiny NiTi se totiž s rostoucím napětím posunuje k vyšším teplotám, to zaručuje dostatečný rozsah teplot. Ventily tlakových hrnců používaných v domácnosti mohou být vybaveny SMA pružinou, která reaguje na teplotu páry (pracuje na stejném principu jako u předchozího příkladu), pro vaření je to lepší způsob, než regulovat tlak jako u klasických tlakových hrnců. Ochranu před opařením vodou teplejší než 70ºC lze zajistit uzavíracím ventilem pracujícím na stejném principu jako aplikace popsané výše, toto zařízení je vhodné zabudovat do sprch a vanových kohoutků, lze tím zabránit častému úrazu dětí a starších osob. Schopnost konat práci nebo vyvíjet sílu při aktivním ohřevu (např. elektrickém) je velice lákavá, neboť působící napětí může pře-sáhnout i 600 MPa. Na tomto principu jsou zhotoveny tyče určené k lámání kamene, po zasunutí do předem vyvrtaného otvoru jsou tyče zahřáty (obvykle průchodem elektrického proudu nebo horkým vzdu-chem) a vyvinutá síla stačí k rozlomení kamene i značných rozměrů, navíc lze tyto tyče použít v sérii a lámat i velké bloky skal. (projekt EU PRO-STONE). Studená voda Pružina SMA Horká voda Běžná pružina Regulace teploty Šoupátko nastavením předpětí běžné pružiny Voda žádané teploty 7 Termostatická směšovací vodovodní baterie využívající NiTi pružinu. Otvírací nebo zavírací jednotky mohou být vybaveny prvky SMA všude tam, kde se jedná zvláště o jediné otevření či zavření za kritických podmínek, například v kosmickém prostoru, mořských hloubkách, chemicky škodlivém prostředí, při extrémně nízkých teplotách. Jednoduchá mechanická konstrukce těchto jednotek totiž velice snižuje nebezpečí selhání. Podobné zařízení pracovalo i při experimentu měření dopadajícího prachu na marsovském vozítku Mars Pathfinder,
13 který byl vybaven detektorem dopadajícího marťanského prachu. Nad elementem slunečního článku bylo umístěno otočné sklíčko, na které padal prach. Detekováno bylo dopadající sluneční záření přes sklíčko a po jeho otočení bez sklíčka. Otočný mechanismus byl poháněn drátkem NiTi (SMA), jeho zkrácení bylo vyvoláno průchodem elektrického proudu na povel ze Země. Jedním z vážných problémů materiálů SMA je jejich nižší tepelná vodivost, která může omezovat jejich použití při frekvencích vyšších než 1 Hz - nestačí se včas ochladit a vrátit. To lze řešit použitím magnetických materiálů s tvarovou pamětí, např. slitin NiMnGa, ve kterých jsou mechanické efekty vyvolány magnetickým polem. To dovoluje zvýšit pracovní frekvence aktuátorů až na 1 khz. Tenké vrstvy pro mikrotechniku Atraktivní vlastnosti součástek ze slitin SMA nejsou podstatně ovlivněny zmenšováním do řádu mikrometrů, protože funkce tvarové paměti či generace síly vykonává samotná transformující se krystalická mřížka. V miniaturních rozměrech umožňují slitiny SMA jednoznačně nejvýkonnější mechanik-mus generace mechanického pohybu. Podstatnou výhodou SMA materiálů je, že i při dalším zmenšování rozměrů jednotlivých prvků zůstávají zachovány v plné míře jejich unikátní vlastnosti a plná funkčnost. Toho se využívá při konstrukci mikrome-chanických zařízení (mikropumpy, mikroventily, mikroúchyty apod., v nichž miniaturní součástky ze slitin SMA většinou nahrazují lineární motory či nejrůznější spínače. Výkon/hmotnost [W/kg] SMA P M E H B T D 8 Poměr výkon/hmotnost aktuátorů. Oblast P - piezoelektrické měniče, E - elektromotory, M - modelářské motorky, H - hydraulické motory, spalovací motory pístové, B - benzinové, D - naftové, T - spalovací turbíny, SMA - aktuátory SMA, perspektivní oblast, dosud jen zčásti využitá Hmotnost [kg] Tyto nové technologie často umožňují poměrně snadno integrovat slitiny SMA s materiály používanými v elektronice (např. NiTi/SiOB2B/Si vrst-vy připravené naprášením NiTi na podložce Si) a vytvářet tak miniaturní struktury kombinující elektrické, mechanické či optické jevy označované jako mikroelektromechanické systémy (MEMS).
14 se Kompozity a adaptivní struktury Součástky ze slitin SMA lze kombinovat s běžnými strukturními materiály (kov, keramika, polymer) a vytvářet nové adaptivní kompozitní materiály se zcela novými nebo dokonce měnitelnými vlastnostmi. V tomto oboru jsou slitiny SMA dnes považovány za jeden ze základních "inteligentních materiálů" (vedle piezoelektrických a magnetostrikčních materiálů) pomocí nichž lze adaptivní kompozitní materiály vyvíjet. Největší pokrok zaznamenal výzkum kompozitů SMA/polymer (například ve formě tenkých NiTi drátků zabudovaných do desek z polymerů, vyztužených případně skleněnými či kevlarovými vlákny (Obr. 9). NiTi dráty jsou zabudovány do desek v předepnutém - částečně martenzitickém stavu. Při zahřátí (teplotou okolí nebo elektrickým proudem) mají drátky snahu se zpětně transfermovat a tedy vracet do původního austenitického stavu, v čemž jim brání okolní matrice z polymeru. Protože NiTi drátky ohřáté o několik desítek stupňů Celsia dokáží vyvinout napětí řádu stovek MPa, roste při ohřevu významně vnitřní tlakové pnutí v matrici. Pomocí změny teploty lze tak ovlivňovat elastické vlastnosti kompozitních desek SMA/polymer, měnit jejich tvar, aktivně omezovat 9 Adaptivní SMA/polymer kompozit - deska mechanické vibrace apod. Očekává se že adaptivní z Epoxy polymeru s integrovanými drátky ze slitiny SMA kompozity budou nacházet uplatnění NiTiCu připravená v rámci evropského výzkumného především v letectví, automobilovém průmyslu projektu ADAPT. a stavebnictví. Tlumení vibrací a ochrana před nárazem SMA materiály mohou být v martensitickém stavu značně deformovány a po zahřátí na teplotu nad ABfB vrací do původního tvaru. Při zdánlivě plastické deformaci však nekumulují poruchy mříže a nemění tak své vlastnosti. Tato vlastnost může být využita pro pohlcení deformační energie a tedy i k tlumení vibrací. Velký evropský projekt byl věnován použití SMA materiálů ve spojení s dalšími prvky pro tlumení vibrací během zemětřesení v základech budov. Tento projekt má už první úspěšné použití při ochraně nemocniční budovy v Itálii, která odolala střednímu zemětřesení na rozdíl od sousední budovy.
15 Principiálně lze ze slitin s tvarovou pamětí vyrobit drobné mechanické díly (podložky, těsnění), které tlumí vibrace, avšak vzhledem k teplotní a napěťové závislosti martensitické transformace je toto použití technicky omezeno na speciální případy. Závěrem Ve světě je patentováno několik desítek milionů nápadů jak slitiny s tvarovou pamětí využít, realizována jich je jen nepatrná část, důvody jsou nejvíce ekonomické navrhovaná aplikace je dražší, než již existující klasická, i když může mít lepší vlastnosti, nevyplatí se. Dalším důvodem je určitá konzervativnost konstruktérů a výrobců, kupodivu toto neplatí pro řadu medicínských aplikací a tedy se zdá, že lékaři jsou méně konzervativní než strojaři a technici.
Intermetalika a jevy tvarové paměti
Intermetalika a jevy tvarové paměti RNDr. Václav Novák, CSc. Fyzikální ústav Akademie věd ČR novakv@fzu.cz Od pradávných dob užívá člověk kovy, po některých se nazývají dokonce celá historická období doba
VíceNauka o materiálu. Přednáška č.11 Neželezné kovy a jejich slitiny
Nauka o materiálu Rozdělení neželezných kovů a slitin Jako kritérium pro rozdělení do skupin se volí teplota tání s př přihlédnutím na další vlastnosti (hustota, chemická stálost..) Neželezné kovy s nízkou
VíceMateriály s tvarovou pamětí
Materiály s tvarovou pamětí This is a topic Transmisní elektronový mikroskop pro výzkum struktury materiálů (nejen) s tvarovou pamětí na Ústavu fyziky materiálů AV ČR, v. v. i. S jeho pomocí můžeme vidět
VíceStřední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace
Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace Registrační číslo projektu: Číslo DUM: Tematická oblast: Téma: Autor: CZ.1.07/1.5.00/34.0245 VY_32_INOVACE_08_A_07
VíceCo by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012
Prohloubení odborné spolupráce a propojení ústavů lékařské biofyziky na lékařských fakultách v České republice CZ.1.07/2.4.00/17.0058 Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či
VíceTváření za tepla. Jedná se o proces, kdy na materiál působíme vnějšími silami a měníme jeho tvar bez porušení celistvosti materiálu.
Tváření za tepla Tváření za tepla je hospodárná a produktivní metoda výroby výrobků a polotovarů s malým množstvím odpadu materiálu (5-10%). Tvářecí procesy lez dobře mechanizovat a automatizovat. Jedná
VíceVÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE
1 VÝROBKY PRÁŠKOVÉ METALURGIE Použití práškové metalurgie Prášková metalurgie umožňuje výrobu součástí z práškových směsí kovů navzájem neslévatelných (W-Cu, W-Ag), tj. v tekutém stavu nemísitelných nebo
VíceCENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL
Projekt: CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL Kurz: Technologie třískového obrábění 1 Obsah Technologie třískového obrábění... 3 Obrábění korozivzdorných ocelí... 4 Obrábění litiny... 5 Obrábění
VíceTEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ - 2008. Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň Česká republika
TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ - 2008 Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň Česká republika ABSTRAKT Práce obsahuje charakteristiku konstrukčních ocelí
VícePovrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007
Povrchové kalení Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007 Vlastnosti rychlých ohřevů Ohřívá se jen povrchová vrstva Ohřev
VíceKeramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.
Keramika Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával. Chceme li definovat pojem keramika, můžeme říci, že je to materiál převážně krystalický,
VíceÚVOD DO NAUKY O MATERIÁLU
Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství ÚVOD DO NAUKY O MATERIÁLU učební text Monika Losertová Ostrava 2016 Tento text byl zpracován pro výukové
VíceLOGO. Struktura a vlastnosti pevných látek
Struktura a vlastnosti pevných látek Rozdělení pevných látek (PL): monokrystalické krystalické Pevné látky polykrystalické amorfní Pevné látky Krystalické látky jsou charakterizovány pravidelným uspořádáním
VíceUltrazvukové svařování - 41
Ultrazvukové svařování - 41 Ultrazvuková svařovací technika se během posledních dvaceti let prosadila jako důležitá spojovací technologie a prochází od té doby prudkým vývojem. Jak se technologie vyvíjí,
Více2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA
2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA Pevnost skla reprezentující jeho mechanické vlastnosti nejčastěji bývá hlavním parametrem jeho využití. Nevýhodou skel je jejich poměrně nízká pevnost v tahu a rázu (pevnost
VícePÁJENÍ. Osnova učiva: Druhy pájek. Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: STT první Jindřich RAYNOCH 31.10.2012 Název zpracovaného celku: PÁJENÍ A LEPENÍ
Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: STT první Jindřich RAYNOCH 31.10.2012 Název zpracovaného celku: PÁJENÍ A LEPENÍ PÁJENÍ Osnova učiva: Úvod Rozdělení pájek Význam tavidla Metody pájení Stroje a zařízení
VíceSNÍMAČE. - čidla, senzory snímají měří skutečnou hodnotu regulované veličiny (dávají informace o stavu technického zařízení).
SNÍMAČE - čidla, senzory snímají měří skutečnou hodnotu regulované veličiny (dávají informace o stavu technického zařízení). Rozdělení snímačů přímé- snímaná veličina je i na výstupu snímače nepřímé -
VícePovrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007
Povrchové kalení Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007 Vlastnosti rychlých ohřevů Ohřívá se jen povrchová vrstva Ohřev
VíceBiomateriály na bázi kovů. L. Joska Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství
Biomateriály na bázi kovů L. Joska Ústav kovových materiálů a korozního inženýrství Historie 1901 - objev krevních skupin, 1905 - první úspěšná transfuze mezi lidmi 1958 - kyčelní kloub na bázi oceli 1965
VíceCZ.1.07/1.5.00/34.0304
Technické materiály Základním materiálem používaným ve strojírenství jsou nejen kovy a jejich slitiny. Materiály v každé skupině mají z části společné, zčásti pro daný materiál specifické vlastnosti. Kovy,
VíceMetalografie ocelí a litin
Metalografie ocelí a litin Metalografie se zabývá pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury kovů a slitin. Dále také stanoví, jak tato struktura souvisí s chemickým složením, teplotou a tepelným
VícePEVNOSTNÍ MATERIÁLY V KAROSÉRII
METODY TVÁŘENÍ KOVŦ A PLASTŦ PEVNOSTNÍ MATERIÁLY V KAROSÉRII Důvody použití pevnostních materiálů: v současné době je snaha výrobců automobilů o zvýšení pasivní bezpečnosti (zvýšení tuhosti karoserie)
VíceZdroj: Bioceramics: Propertie s, Characterization, and applications (Biokeramika: Vlastnosti, charakterizace a aplikace) Překlad: Václav Petrák
Zdroj: Bioceramics: Properties, Characterization, and applications (Biokeramika: Vlastnosti, charakterizace a aplikace) Překlad: Václav Petrák Kapitola 8., strany: 167-177 8. Sklokeramika (a) Nádoby Corning
VíceInovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Obrábění. Název: Téma: Fyzikální metody obrábění 2. Ing. Kubíček Miroslav. Autor:
Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1 Šablona: Název: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Obrábění Téma: Fyzikální metody obrábění 2 Autor: Ing. Kubíček
Více1 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI TECHNICKÝCH MATERIÁLŮ Vlastnosti kovů a jejich slitin jsou dány především jejich chemickým složením a strukturou.
1 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI TECHNICKÝCH MATERIÁLŮ Vlastnosti kovů a jejich slitin jsou dány především jejich chemickým složením a strukturou. Z hlediska použitelnosti kovů v technické praxi je obvyklé dělení
VíceSEZNAM TÉMAT Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ STROJÍRENSKÝCH
1 SEZNAM TÉMAT Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ STROJÍRENSKÝCH Školní rok: 2012/2013 Obor: 23-51-H/01 Strojní mechanik 1. Ruční zpracování kovů orýsování - co je to orýsování, rýsovací nářadí a pomůcky, postup při
VíceKonstrukční materiály pro stavbu kotlů
Konstrukční materiály pro stavbu kotlů Hlavní materiály pro stavbu kotlů jsou: materiály kovové trubky prvky nosné konstrukce materiály keramické šamotové cihly, šamotové tvarovky žárobeton Specifické
VíceMĚŘENÍ TEPLOTY. Přehled technických teploměrů. Teploměry kapalinové. Teploměry tenzní. Rozdělení snímačů teploty: Ukázky aplikace termochromních barev
MĚŘENÍ TEPLOTY teplota je jednou z nejdůležitějších veličin ovlivňujících téměř všechny stavy a procesy v přírodě při měření teploty se měří obecně jiná veličina A, která je na teplotě závislá podle určitého
VícePlastická deformace a pevnost
Plastická deformace a pevnost Anelasticita vnitřní útlum Zkoušky základních mechanických charakteristik konstrukčních materiálů (kovy, plasty, keramiky, kompozity) Fyzikální podstata pevnosti Skutečný
VíceKATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE
KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE PLASTY VZTAH MEZI STRUKTUROU A VLASTNOSTMI Obsah Definice Rozdělení plastů Vztah mezi strukturou a vlastnostmi chemické složení a tvar molekulárních jednotek
Více42 X X X X. X X Hutní skupina. Pořadové číslo slitiny Sudé tvářené Liché - slévárenské
9. NEŽELEZNÉ KOVY Význam - specifické vlastnosti - i malá množství rozhodují o spolehlivosti, výkonu a využití celého zařízení (součásti elektrických obvodů, kontakty, pružiny, korozně a tepelně namáhané
VíceVýztužné oceli a jejich spolupůsobení s betonem
Výztužné oceli a jejich spolupůsobení s betonem Na vyztužování betonových konstrukcí používáme: a) výztuž betonářskou definovanou jako vyztuž nevyvozující předpětí v betonu. Vyrábí se v různých tvarech
Více1 MECHANICKÉ PŘEVODY D 1. (funkce, převodový poměr, druhy, třecí, řemenové a řetězové převody, části, použití,
1 MECHANICKÉ PŘEVODY (funkce, převodový poměr, druhy, třecí, řemenové a řetězové převody, části, použití, montáž) Mechanické převody jsou určeny : k přenosu rotačního pohybu a točivého momentu, ke změně
VíceMateriály pro stavbu rámů
Materiály pro nosnou soustavu CNC obráběcího stroje Pro konstrukci rámu (nosné soustavy) obráběcího stroje lze využít různé materiály (obr.1). Při volbě druhu materiálu je vždy nutno posuzovat mimo jiné
VíceTermoplastové kompozity v leteckých aplikacích
Technologie výroby leteckých dílů z kompozitu na bázi uhlíkové vlákno a termoplastická matrice Ing. Abstrakt: Přednáška pojednává o použití kompozitu uhlík/polyfenylensulfid (PPS) pro výrobu dílů v letectví.
VíceTECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV. 1. Definice koroze. Soli, oxidy. 2.Rozdělení koroze. Obsah: Činitelé ovlivňující korozi H 2 O, O 2
TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV Obsah: 1. Definice koroze 2. Rozdělení koroze 3. Ochrana proti korozi 4. Kontrolní otázky 1. Definice koroze Koroze je rozrušování materiálu vlivem okolního prostředí Činitelé
VíceV průmyslu nejužívanější technickou slitinou je ta, ve které převládá železo. Je to slitina železa s uhlíkem a jinými prvky, jenž se nazývají legury.
3. TECHNICKÉ SLITINY ŽELEZA - rozdělení (oceli, litiny-šedá, tvárná, temperovaná) výroba, vlastnosti a použití - značení dle ČSN - perspektivní materiály V průmyslu nejužívanější technickou slitinou je
VícePožadavky na technické materiály
Základní pojmy Katedra materiálu, Strojní fakulta Technická univerzita v Liberci Základy materiálového inženýrství pro 1. r. Fakulty architektury Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010 Rozdělení materiálů Požadavky
VíceVYZTUŽOVÁNÍ STRUKTURY BETONU OCELOVÝMI VLÁKNY. ČVUT Fakulta stavební, katedra betonových konstrukcí a mostů, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, ČR
VYZTUŽOVÁNÍ STRUKTURY BETONU OCELOVÝMI VLÁKNY Karel Trtík ČVUT Fakulta stavební, katedra betonových konstrukcí a mostů, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, ČR Abstrakt Článek je zaměřen na problematiku vyztužování
VíceLEPENÉ SPOJE. 1, Podstata lepícího procesu
LEPENÉ SPOJE Nárůst požadavků na technickou úroveň konstrukcí se projevuje v poslední době intenzivně i v oblasti spojování materiálů, kde lepení je často jedinou spojovací metodou, která nenarušuje vlastnosti
VíceVLASTNOSTI KOVŮ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: 12. 10. 2012. Ročník: osmý
Autor: Mgr. Stanislava Bubíková VLASTNOSTI KOVŮ Datum (období) tvorby: 12. 10. 2012 Ročník: osmý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Částicové složení látek a chemické prvky 1 Anotace: Žáci
VíceNITON XL3t GOLDD+ Nový analyzátor
Nový analyzátor NITON XL3t GOLDD+ Ruční rentgenový analyzátor NITON XL3t GOLDD+ je nejnovější model od Thermo Fisher Scientific. Navazuje na úspěšný model NITON XL3t GOLDD. Díky špičkovým technologiím
VícePolymorfismus kovů Při změně podmínek (zejména teploty), nebo např.mechanickým působením změna krystalické struktury.
Struktura kovů Kovová vazba Krystalová mříž: v uzlových bodech kationy (pro atom H: m jádro :m obal = 2000:1), Mezi kationy: delokalizovaný elektronový plyn, vyplňuje celé kovu těleso. Hmotu udržuje elektrostatická
VícePružnost. Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence)
Pružnost Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence) R. Hook: ut tensio, sic vis (1676) 1 2 3 Pružnost 1) Modul pružnosti 2) Vazby mezi atomy
VíceSTORACELL. ST 75 Obj.-č. 7 719 001 406. Návod k instalaci. Vybavený čidlem NTC pro připojení na závěsné plynové kotle Junkers
Návod k instalaci Nepřímo ohřívaný zásobník teplé vody STORACELL Obsah strana 1. Všeobecné 2 2. Technické údaje/ konstrukční a připojovací rozměry 2-4 3. Montáž 4 4. Připojení na závěsné kotle 4-6 5. Uvedení
VíceSNÍMAČE PRO MĚŘENÍ VZDÁLENOSTI A POSUVU
SNÍMAČE PRO MĚŘENÍ VZDÁLENOSTI A POSUVU 7.1. Odporové snímače 7.2. Indukční snímače 7.3. Magnetostrikční snímače 7.4. Kapacitní snímače 7.5. Optické snímače 7.6. Číslicové snímače 7.1. ODPOROVÉ SNÍMAČE
VíceMateriály charakteristiky potř ebné pro navrhování
2 Materiály charakteristiky potřebné pro navrhování 2.1 Úvod Zdivo je vzhledem k velkému množství druhů a tvarů zdicích prvků (cihel, tvárnic) velmi různorodý stavební materiál s rozdílnými užitnými vlastnostmi,
VíceSuperelastické stenty ze slitiny NiTi
Superelastické stenty ze slitiny NiTi spolupráce FZÚ AVČR s firmou Ella-CS Tumor Obrázek 1: Pletené jícnové stenty vyráběné firmou Ella-CS Firma Ella-CS vyrábí lékařské implantáty, konkrétně speciální
VíceTECHNICKÝ KATALOG GRUNDFOS SP A, SP. Ponorná čerpadla, motory a příslušenství. 50 Hz
TECHNICKÝ KATALOG GRUNDFOS Ponorná čerpadla, motory a příslušenství 5 Hz Obsah Ponorná čerpadla Obecné údaje strana Provozní rozsah 3 Použití 4 Typový klíč 4 Čerpaná média 4 Podmínky charakteristik 4 Provozní
VíceTECHNOLOGIE I. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ, CSc. Ing. Jiří MACHUTA, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie
TECHNOLOGIE I : Svařování plamenem. Základní technické parametry, rozsah použití, pracovní technika svařování slitiny železa a vybraných neželezných kovů a slitin. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ,
VíceInovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie
Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í CZ.1.07/2.2.00/15.0324 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
VíceÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ seminář 27.10.2006. Degradace nízkolegovaných ocelí v. abrazivním a korozivním prostředí
ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ seminář 27.10.2006 Degradace nízkolegovaných ocelí v abrazivním a korozivním prostředí ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ seminář 27.10.2006 Odborný Curiculum Vitae Curiculum Vitae Michal Černý - 29.
VíceMetodický postup stanovení kovů v půdách volných hracích ploch metodou RTG.
Strana : 1 1) Význam a použití: Metoda je používána pro stanovení prvků v půdách volných hracích ploch. 2) Princip: Vzorek je po odběru homogenizován, je stanovena sušina, ztráta žíháním. Suchý vzorek
VícePrášková metalurgie. Výrobní operace v práškové metalurgii
Prášková metalurgie Výrobní operace v práškové metalurgii Prášková metalurgie - úvod Prášková metalurgie je obor zabývající se výrobou práškových materiálů a jejich dalším zpracováním (tj. lisování, slinování,
VíceTechnologické procesy (Tváření)
Otázky a odpovědi Technologické procesy (Tváření) 1) Co je to plasticita kovů Schopnost zůstat neporušený po deformaci 2) Jak vzniká plastická deformace Nad mezi kluzu 3) Co jsou to dislokace Porucha krystalové
VíceSTRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK
Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: FYZIKA PRVNÍ MGR. JÜTTNEROVÁ 21. 4. 2013 Název zpracovaného celku: STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK Pevné látky dělíme na látky: a) krystalické b) amorfní
VíceSvařování plamenem nebo plamenové svařování patří mezi tavné metody svařování.
Svařování plamenem Svařování plamenem nebo plamenové svařování patří mezi tavné metody svařování. Využívá teplo dodávané spalováním směsi hořlavého plynu a kyslíku pro natavení svarových ploch a roztavení
VíceAdresa místa konání: Na Slovance 2, 182 21 Praha 8 Cukrovarnická 10, 162 53 Praha 6
Dny otevřených dveří 2010 Název ústavu: Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i. Adresa místa konání: Na Slovance 2, 182 21 Praha 8 Cukrovarnická 10, 162 53 Praha 6 Datum a doba otevření: 4. 11. 9 až 16 hod. pro
VíceKovové povlaky. Kovové povlaky. Z hlediska funkce. V el. vodivém prostředí. velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) tloušťka pórovitost
Kovové povlaky Kovové povlaky Kovové povlaky velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) Z hlediska funkce tloušťka pórovitost V el. vodivém prostředí katodický anodický charakter 2 Kovové povlaky
VíceTermika. Nauka o teple se zabývá měřením teploty, tepla a tepelnými ději.
Termika Nauka o teple se zabývá měřením teploty, tepla a tepelnými ději. 1. Vnitřní energie Brownův pohyb a difúze látek prokazují, že částice látek jsou v neustálém neuspořádaném pohybu. Proto mají kinetickou
VíceKoroze obecn Koroze chemická Koroze elektrochemická Koroze atmosférická
Koroze Úvod Jako téma své seminární práce v T-kurzu jsem si zvolil korozi, zejména korozi železa a oceli. Větší část práce jsem zpracoval experimentálně, abych zjistil podmínky urychlující nebo naopak
VíceŘEZNÉ MATERIÁLY. SLO/UMT1 Zdeněk Baďura
ŘEZNÉ MATERIÁLY SLO/UMT1 Zdeněk Baďura Současný poměrně široký sortiment materiálu pro řezné nástroje ( od nástrojových ocelí až po syntetický diamant) je důsledkem dlouholetého intenzivního výzkumu a
Vícei. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí
Creep (kríp) tečení i. Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii. Zkoušení creepového chování iii. Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu iv. Deformace a lom při creepu v. Parametry ekvivalence
VíceLASEROVÉ KALENÍ FOREM A NÁSTROJŮ LASER HARDENING OF MOULDS AND TOOLS
LASEROVÉ KALENÍ FOREM A NÁSTROJŮ LASER HARDENING OF MOULDS AND TOOLS Stanislav NĚMEČEK, Michal MÍŠEK MATEX PM s.r.o., Morseova 5, 301 00 Plzeň, Česká Republika, nemecek@matexpm.com Abstrakt Příspěvek se
Více18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.
18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D. valach@fd.cvut.cz Informace o předmětu http://mech.fd.cvut.cz/education/bachelor/18mty Popis předmětu Témata přednášek Pokyny k provádění cvičení Informace ke zkoušce
VíceVÝROBA TEMPEROVANÉ LITINY
VÝROBA TEMPEROVANÉ LITINY Temperovaná litina (dříve označovaná jako kujná litina anglicky malleable iron) je houževnatý snadno obrobitelný materiál vyráběný tepelným zpracováním odlitků z bílé litiny.
VíceMŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu
Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10;s platností do r. 2016 v návaznosti na platnost norem. Zákaz šířění a modifikace těchto materálů. Děkuji Ing. D.
VíceDlažba je krytová vrstva na pozemní komunikace a dopravní plochy vytvořená z dlažebních prvků
Dlážděné vozovky Historicky lze považovat dlážděné vozovky za první vozovky s bezprašným povrchem. Nejdříve se objevily dlažby z přírodního kamene, archeologové je nacházejí v blízkosti nejstarších staveb.
VíceEpoxidové-lepidla. Rychlé Spolehlivé Úsporné. www.spreje.cz
Epoxidové-lepidla Rychlé Spolehlivé Úsporné www.spreje.cz Epoxidové minutové lepidlo Epoxidové minutové lepidlo je rychle tvrdnoucí 2 složkové lepidlo s extrémně silnou lepicí silou, takže se používá hlavně
VíceMEP POSTØELMOV, a.s. Odporníky Odporové spouštìèe
MEP POSTØELMOV, a.s. Odporníky Odporové spouštìèe www.mep.cz ODPORNÍKY ŘADY R1P Odporníky R1P jsou stavebnicové, přirozeně chlazené odporníky pro vyšší výkony. Podle počtu použitých odporových bloků je
VíceTéma č. 88 - obor Obráběcí práce, Zámečnické práce a údržba/strojírenská technologie. Neželezné kovy
Téma č. 88 - obor Obráběcí práce, Zámečnické práce a údržba/strojírenská technologie Neželezné kovy V technické praxi se používá velké množství neželezných kovů a slitin. Nejvíc používané technické neželezné
VíceKoroze. Samovolně probíhající nevratný proces postupného narušování a znehodnocování materiálů chemickými a fyzikálněchemickými vlivy prostředí
Koroze Samovolně probíhající nevratný proces postupného narušování a znehodnocování materiálů chemickými a fyzikálněchemickými vlivy prostředí Korozní činitelé Vnitřní: čistota kovu chemické složení způsob
VíceKeramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008
Keramika Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008 Tuhost a váha materiálů Keramika má největší tuhost z technických materiálů Keramika je lehčí než kovy, ale
VíceSMA 2. přednáška. Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ
SMA 2. přednáška Nauka o materiálu NÁVRHY NA OPAKOVÁNÍ Millerovy indexy rovin (h k l) nesoudělné převrácené hodnoty úseků, které vytíná rovina na osách x, y, z Millerovy indexy této roviny jsou : (1 1
VíceKovy a kovové výrobky pro stavebnictví
Kovy a kovové výrobky pro stavebnictví Rozdělení kovů kovy železné železo, litina, ocel kovy neželezné hliník, měď, zinek, olovo, cín a jejich slitiny 1. Železo a jeho slitiny výroba železa se provádí
VíceTřmenový mikrometr MDC-HMT DIGIMATIC s výstupem dat DIN 863/1 série 293
Třmenový mikrometr MDC-HMT DIGIMATIC s výstupem dat DIN 863/1 série 293 - stoupání 1 mm - bubínek s řehtačkou - velké měřící plochy 8 mm - tlačítko pro přenos dat přímo na mikrometru - přesné a rychlé
VíceMetody termické analýzy. 3. Termické metody všeobecně. Uspořádání experimentů.
3. ermické metody všeobecně. Uspořádání experimentů. 3.1. vhodné pro polymery a vlákna ermická analýza je širší pojem pro metody, při nichž se měří fyzikální a chemické vlastnosti látky nebo směsi látek
VíceSLITINY ŽELEZA NA VÝFUKOVÁ POTRUBÍ SPALOVACÍCH MOTORŮ FERROUS ALLOYS FOR EXHAUST PIPELINE OF COMBUSTION ENGINES
SLITINY ŽELEZA NA VÝFUKOVÁ POTRUBÍ SPALOVACÍCH MOTORŮ FERROUS ALLOYS FOR EXHAUST PIPELINE OF COMBUSTION ENGINES Břetislav Skrbek a,b a TEDOM, s s.r.o, divize MOTORY, Jablonec nad Nisou,ČR, skrbek@motory.tedom.cz.
VíceA U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ 1 3 0 3 _ N E K O V O V É T E C H N I C K É M A T
A U T O R : I N G. J A N N O Ž I Č K A S O Š A S O U Č E S K Á L Í P A V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ 1 3 0 3 _ N E K O V O V É T E C H N I C K É M A T E R I Á L Y _ P W P Název školy: Číslo a název projektu:
VíceSeznámení studentů se základními stavebními prvky strojů a strojního zařízení.
Úvod ČÁSTI STROJŮ CÍLE PŘEDNÁŠKY Seznámení studentů se základními stavebními prvky strojů a strojního zařízení. OBSAH PŘEDNÁŠKY 1. Úvod technický systém, technická mechanika 2. Spoje - rozebíratelné spoje
VíceVLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.
VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA. Petr Tomčík a Jiří Hrubý b a) VŠB TU Ostrava, Tř. 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava, ČR b) VŠB TU Ostrava, Tř. 17. listopadu 15,
VíceSTAVEBNÍ LÁTKY. Definice ČSN EN 206 1. Beton I. Ing. Lubomír Vítek. Ústav stavebního zkušebnictví Středisko radiační defektoskopie
Ústav stavebního zkušebnictví Středisko radiační defektoskopie STVEBNÍ LÁTKY Beton I. Ing. Lubomír Vítek Definice ČSN EN 206 1 Beton je materiál ze směsi cementu, hrubého a drobného kameniva a vody, s
VíceALUPLUS 1. MS tyče kruhové... 14 MS tyče čtvercové... 15 MS tyče šestihranné... 15
ALUPLUS 1 Obsah L profily nerovnoramenné......................................................2 L profily rovnoramenné........................................................3 T profily..................................................................3
VíceSTRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK
STRUKTURA A VLASTNOSTI PEVNÝCH LÁTEK 1. Druhy pevných látek AMORFNÍ nepravidelné uspořádání molekul KRYSTALICKÉ pravidelné uspořádání molekul krystalická mřížka polykrystaly více jader (krystalových zrn),
VíceA07-3 - Polyuret. tmely Weicon
A07-3 - Polyuret. tmely Weicon AQUA - FLEX ČERNÝ 310ml -NO- VINKA- obj. číslo: 9453970 Lepicí a těsnící látka, flexibilní, pevná, odolná Speciální lepicí a těsnící látka pro široké spektrum aplikací, zejména
VíceKatedra materiálu.
Katedra materiálu Vedoucí katedry: prof. Ing. Petr Louda, CSc. Zástupce vedoucího katedry: doc. Ing. Dora Kroisová, Ph.D. Tajemnice katedry: Ing. Daniela Odehnalová http://www.kmt.tul.cz/ EF TUL, Gaudeamus
VíceNikl a jeho slitiny. Ing. David Hrstka, Ph.D. -IWE
Nikl a jeho slitiny Ing. David Hrstka, Ph.D. -IWE NIKL A JEHO SLITINY Nikl je drahý feromagnetický kov s velmi dobrou korozní odolností. Podle pevnosti by patřil spíš do skupiny střední (400 450 MPa),
VíceCh - Stavba atomu, chemická vazba
Ch - Stavba atomu, chemická vazba Autor: Mgr. Jaromír JUŘEK Kopírování a jakékoliv další využití výukového materiálu je povoleno pouze s uvedením odkazu na www.jarjurek.cz. VARIACE 1 Tento dokument byl
VícePopis technologie tvarování
Tvarování Popis technologie tvarování Tvarování je výrobní postup, při němž polotovar mění tvar bez poškození celistvosti a bez většího přemísťování částic hmoty Proces probíhá obvykle zatepla (mezi teplotami
VíceSTROJNÍ KOVÁNÍ Dělíme na volné a zápustkové.
TVÁŘENÍ ZA TEPLA pro tváření za tepla ( i za studena ) jsou nejlepší nízkouhlíkové oceli Tahový diagram: Využitelná oblast pro tváření je mez úměrnosti, elasticity, kluzu a pevnosti. Je-li kovový monokrystal
VíceVlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky
Vlastnosti a zkoušení materiálů Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky Opakování z minula Materiál Degradační procesy Vnitřní stavba atomy, vazby Krystalické, amorfní, semikrystalické Vlastnosti materiálů
VíceSvařování svazkem elektronů
Svařování svazkem elektronů RNDr.Libor Mrňa, Ph.D. 1. Princip 2. Interakce elektronů s materiálem 3. Konstrukce elektronové svářečky 4. Svařitelnost materiálů, svařovací parametry 5. Příklady 6. Vrtání
VíceDélka závitu. 27 (40) mm. 27 (44) mm. 27 (40) mm. 34 (50) mm. 34 (49) mm. 39 (60) mm. 39 (54) mm
Válcový indukční snímač s velkým dosahem E2A Velké vzdálenosti pro vyšší ochranu a výkon čidla indukční čidla s trojnásobným dosahem, pro zapuštěnou montáž, navrženo a testováno pro dosažení dlouhé životnosti..
VíceMETODA FSW FRICTION STIR WELDING
METODA FSW FRICTION STIR WELDING RNDr. Libor Mrňa, Ph.D. 1. Princip metody 2. Mikrostruktura svaru 3. Svařovací fáze 4. Svařovací nástroje 5. Svařitelnost materiálů 6. Svařovací zařízení 7. Varianty metody
VíceII. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO
II. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO 2.1 Vnitřní energie tělesa a) celková energie (termodynamické) soustavy E tvořena kinetickou energií E k jejího makroskopického pohybu jako celku potenciální energií
VíceModerní způsoby vrtání, vrtání magnetickou vrtačkou, nové typy vrtáků
Moderní způsoby vrtání, vrtání magnetickou vrtačkou, nové typy vrtáků Obsah... 1 Vrtání... 2 1. Moderní vrtačky... 2 1.1 Moderní stolní vrtačky... 2 1.2 Moderní sloupové vrtačky... 2 1.3 Magnetická vrtačka...
VíceZákladní informace o wolframu
Základní informace o wolframu 1 Wolfram objevili roku 1793 páni Fausto de Elhuyar a Juan J. de Elhuyar. Jedná se o šedobílý těžký tažný tvrdý polyvalentní kovový element s vysokým bodem tání, který se
VíceNauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity
Nauka o materiálu Úvod Technické materiály, které jsou určeny k dalšímu technologickému zpracování zahrnují širokou škálu možného chemického složení, různou vnitřní stavbu a různé vlastnosti. Je nutno
VíceProjekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009
Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Prvky III. A skupiny Nejdůležitějším a technicky nejvýznamnější kov této skupiny je hliník. Kromě hliníku jsou
Více