Projekt je zaměřen na přípravu titanových hierarchických porézních struktur additivními výrobními metodami na bázi extruze materiálu a polymerizace a jejich následnou nitridaci za účelem zlepšení únavových vlastností. Souvislosti mezi postupem přípravy, výslednou mikrostrukturou a mikromechanismy únavového procesu budou posouzeny na základě detailní materiálové charakterizace, rozsáhlých únavových experimentů, analytických výpočtů a numerického modelování. Analýza napěťově-deformačních hysterezních smyček zaznamenaných při zrychleném blokovém cyklickém testu umožní nalézt optimální vnitřní porozitu a vlastnosti nitridační vrstvy tak, aby došlo k výraznému navýšení délky etap iniciace a šíření únavových trhlin. Únavové chování výsledných struktur bude dále studováno pomocí vysokocyklových napěťově řízených zkoušek a následné fraktografické analýzy lomových povrchů. Mikrostrukturální interpretace vlivu nitridace na únavové porušování bude provedena na základě numerických konečněprvkových výpočtů a fyzikálních modelů únavových procesů.

Popis anglicky
The project is focused on preparation of titanium hierarchical porous structures by additive manufacturing based on material extrusion and polymerization and their subsequent nitriding to improve fatigue properties. The relationships between the preparation process, the resulting microstructure, and the micromechanisms of the fatigue process will be assessed based on detailed characterization, fatigue experiments, analytical calculations, and numerical modelling. The analysis of stress-strain hysteresis loops recorded in the accelerated block-cycle test will allow to find the optimal internal porosity and properties of the nitriding layer so as to significantly increase the length of the stages of initiation and propagation of fatigue cracks. The fatigue behaviour will be further studied by means of stress-controlled high-cycle test and subsequent fractographic analysis of fracture surfaces. The microstructural interpretation of the effect of nitriding on fatigue failure will be performed on the basis of numerical finite element calculations and physical models of fatigue processes.

Klíčová slova
Extruze materiálu; Polymerizace; Titan; Hierarchická porézní struktura; Nitridace; Únava materiálů; Metoda konečných prvků

Klíčová slova anglicky
Material extrusion; Vat polymerization; Titanium; Hierarchical Porous structure; Nitriding; Fatigue; Finite Element Method