2016

TÉMATA DOKTORSKÝCH PRACÍ PRO AKADEMICKÝ ROK 2015/2016 Studijní program: METALURGIE Obor: Metalurgická technologie 1. Výroba vysoce legovaných ocelí s řízenou redukcí Cr2O3 ze strusky EOP Výroba vysoce legovaných ocelí na intenzifikované EOP s redukcí oxidů chromu z oxidační pecní strusky, vzniklé po roztavení vsázky. Jako redukční činidlo se předpokládá křemík, hliník a uhlík. Školitel: Prof. Ing. J. Bažan, CSc. 2. Vliv slévárenské formy na jakost odlitků ze slitin hliníku Hodnocení možností ovlivnění struktury a mechanických vlastností odlitků ze slitin hliníku změnou parametrů slévárenské formy. Optimalizace vlastností formy bude zaměřena především na ostřivo tedy objemově největší část formovací směsi. Hodnocení bude zahrnovat různé typy křemenných a nekřemenných ostřiv se zaměřením především na jejich tepelnou vodivost, tepelnou dilataci granulometrické složení, tvar zrn aj. 3. Vytvrzování anorganických pojiv Cílem práce je studium mechanizmů a optimalizace vytvrzování anorganických pojiv se zaměřením na produktivní výrobu slévárenských jader (forem) při zachování dostatečných technologických parametrů směsi a s ohledem na rozpadavavost a regenerovatelnost. Školitel: Doc. Ing. V. Bednářová, CSc. 4. Studium termodynamických a kinetických podmínek odsíření oceli v EOP a ZSM za použití současných technologických postupů hutních provozů Dizertační práce bude zaměřena na teoretické studium termodynamických a kinetických podmínek odsíření oceli v elektrické obloukové peci (EOP) a na zařízení sekundární metalurgie (ZSM) s cílem zhodnocení, případné ověření a dosažení maximálního stupně odsíření taveniny, při výrobě různých značek oceli za současných technologických podmínek metalurgických provozů. 5. Studium možností výroby vysoce legované oceli na indukční středofrekvenční peci Cílem práce bude zaměření na studium možností výroby vysoce legované oceli na indukční středofrekvenční peci při minimalizaci obsahu plynů v tavenině. V praktické části budou zkoumány například vsázkové poměry, průběhy termodynamických reakcí a jiné podmínky související s obsahem plynů v oceli. Výstupem bude také praktické ověření na vybrané skupině jakostí oceli. Školitel: Doc. Ing. L. Čamek, Ph.D. 6. Numerické modelování tuhnutí plynule odlévaných ocelových předlitků

Disertační práce bude zaměřena na studium tuhnutí plynule litých ocelových předlitků kruhového formátu pomocí numerického modelování v programu ProCAST. Kvalita výsledků numerického modelování je však závislá na dnešních výpočetních možnostech software, použitých rovnicích popisujících proudění a tuhnutí (software jsou však obvykle černé skříňky a uživatel nemá přesnou informaci o definici rovnic) a samozřejmě na vlastním nastavení parametrů výpočtu a interpretaci výsledků. Pozornost bude proto věnována zejména podmínkám nastavení numerického modelu určeného pro predikci velikosti středové porozity a nebezpečí vzniku trhlin a prasklin u plynule odlévaných ocelových předlitků. 7. Optimalizace výroby bramových ingotů z nástrojových ocelí Hlavním problémem při výrobě výkovků z nástrojových ocelí, zejména tlustých desek, bloků, kladek a tyčí, určených pro speciální strojní součásti pro náročné použití, je nehomogenní struktura s vycezeninami, trhliny ve vycezeninách či komplexní nekovové vměstky typu MnS a TiCN. Tyto výkovky jsou v současné době vyráběny z klasických kovářských ingotů. Vzhledem k rozměrům výkovků by byla ale zajímavá jejich výroba z bramových ingotů. Je možné, že výrobou výkovků z bramových ingotů, které se vyznačují charakteristickým poměrem stran A/B, by došlo k omezení výskytu vycezenin. Hlavním cílem disertační práce by byla verifikace procesu výroby bramových ocelových ingotů zejména pomocí numerického modelování. Pozornost by byla zaměřena především na verifikaci a minimalizaci porozity či segregací v závislosti na geometrii kokily, a to poměru stran A/B, úkosu a vnitřního zvlnění stěny kokily. Školitel: Doc. Ing. M. Tkadlečková, Ph.D. 8. Experimentální studium vysokoteplotních fázových přeměn a procesů při tuhnutí oceli Jedním z kritických parametrů při odlévání oceli (plynulém či do kokily) je zajištění požadované kvality plynule litých předlitků či ingotů. Pozornost je zaměřena zejména na omezení výskytu povrchových a vnitřních vad, rozsahu segregace a pásma růstu tzv. kolumnárních krystalů. Tyto aspekty lze aktivně ovlivňovat úpravou technologických parametrů při odlévání oceli, především: teplotou přehřátí oceli, rychlosti lití, tvarem kokily (v případě ingotů), režimem primárního a sekundárního chlazení (u plynule odlévaných předlitků). Disertační práce by mohla být zaměřena na dvě části: na vývoj metodiky přímé termické analýzy na velkých vzorcích (cca 5 kg) reálných jakostí oceli a interpretaci zaznamenaných vysokoteplotních fázových přeměn vzhledem ke struktuře, chemické a metalografické čistotě oceli; na vývoj metodiky fyzikálního modelování procesu tuhnutí oceli s možnostmi laboratorní verifikace navrhovaných technologických zásahů při odlévání a tuhnutí oceli. Školitel: Doc. Ing. K. Gryc, Ph.D. 9. Technologie odfosfoření surového železa Téma disertační práce bude zaměřeno na výzkum a vývoj metodik určených pro snížení obsahu fosforu v surových železech. Studium metodik odfosfoření bude verifikováno laboratorními a provozními tavbami při odlévání odlitků z vysokojakostních typů litin pro speciální použití.

10. Vývoj pokročilých materiálů pro odstředivě lité válce

Téma disertační práce bude zaměřeno na výzkum a vývoj pokročilých materiálů pro pracovní vrstvu odstředivě litého válce. Nově vyvíjené materiály budou odlévány a analyzovány v laboratorních podmínkách a následně budou testovány provozních podmínkách výrobce válců. Školitel: Doc. Ing. J. Hampl, Ph.D. 11. Vývoj technologie výroby svařovacího drátu z modifikované nástrojové oceli Práce by měla být věnována návrhu technologie výroby drátu z modifikované nástrojové oceli. Součástí práce bude návrh tvářecích operací a studium vlivu tepelného zpracování po provedeném tváření. Experimentální výsledky budou srovnávány s predikovanými výsledky vzešlými z numerických simulací. Kontakt na školitele: [email protected] , tel. 59 699 4455 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis. 12. Studium možností přípravy kompozitních materiálů pomocí metod plastické deformace Disertační práce bude zaměřena na teoretické a experimentální testování možností přípravy kompozitních materiálů. K tomuto účelu budou využívány především metody plastické deformace. Každý výrobní postup bude následně hodnocen jak z hlediska strukturních změn tak i vlastností výsledného kompozitního materiálu. Společně s tímto bude pro predikci chování materiálu využíváno i numerických simulací. Získané hodnoty budou verifikovány s numerickými predikcemi vzešlými z modelování. Kontakt na školitele: [email protected] , tel. 59 699 4455 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis. 13. Studium efektivity stávajících a nových SPD procesů s cílem modifikace struktury a vlastností zpracovávaných materiálů Náplní disertační práce by mělo být studium efektivity jednotlivých vybraných SPD procesů vzhledem k jejich vlivu na zjemňování struktury resp. výsledných vlastností. Mezi studovanými tvářecími postupy budou jak dříve navržené tak i nově modifikované postupy. Pozornost bude soustředěna taktéž na možnost aplikovatelnosti těchto procesů v praktických podmínkách. Kontakt na školitele: [email protected] , tel. 59 699 4455 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis. Školitel: Doc.Ing.R.Kocich,Ph.D. 14. Velmi jemnozrnné kovové materiály získávané cyklickou deformací za tepla a fázovou přeměnou Kombinací fyzikálních experimentů a strukturních analýz budou zkoumány a optimalizovány podmínky vhodné pro dosažení velmi jemnozrnných struktur u kovových materiálů s vynikajícími výslednými mechanickými vlastnostmi. Speciální zkoušky budou prováděny na plastometru Gleeble 3800, v rámci ČR unikátním.

Školitel: Prof. Ing. I. Schindler, CSc.

15. Vliv technologických parametrů při tažení drátu za studena na únavové vlastnosti ocelových lan Disertační práce bude zaměřena na matematické a fyzikální modelování tažení drátů pro ocelová lana. K matematickému modelování bude doktorand používat programy FormFEM a Forge 3D a k fyzikálnímu modelování pak jednotahový drátotah KOCH. Cílem je posoudit vliv technologických parametrů tažení (rychlost, způsob odokujení, geometrie průvlaku, velikost dílčího úběru a typ úběrové řady) na finální vlastnosti taženého drátu a tím i na vlastnosti ocelových lan. Kontakt na školitele: [email protected], tel.: 59 732 4456 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis.

16. Optimalizace procesu válcování profilů a tyčí pomocí analýzy metodou konečných prvků Disertační práce bude zaměřena na využití matematického modelování při optimalizaci válcování dlouhých vývalků za tepla. Matematické modelování umožní získat o technologickém procesu více informací, které lze následně využít k jeho zlepšení. Klíčem ke správnému matematickému modelování je znalost okrajových a počátečních podmínek simulace. Hlavním přínosem doktoranda bude stanovení těchto podmínek na základě analýzy reálného provozního (laboratorního) válcování. Fyzikální modelování bude prováděno na polospojité laboratorní válcovně a na plastometru HDS-20. K matematickému modelování bude doktorand používat programy FormFEM a Forge 3D. Kontakt na školitele: [email protected], tel.: 59 732 4456 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis 17. Využití nových typů pokročilých vysokopevnostních ocelí pro výrobu tažených drátů na ocelové kordy pro pneumatiky Běžně vyráběné dráty pro kordy pneumatik mají pevnost v tahu okolo 2,5 GPa. Existují však i výrobci, kteří dosahují pevnosti až 4 GPa. Velký potenciál právě při výrobě kordů mají pokročilé vysokopevnostní oceli (AHSS), jako např. dvoufázové, vícefázové oceli TRIP a TWIP oceli. Technologie jejich výroby tažením však ještě není dostatečně zmapována. Doktorand bude fyzikálně modelovat technologický proces výroby kordového drátu (odokujení, tažení, tepelné zpracování) s cílem definovat optimální technologické parametry pro výrobu drátu s maximální pebností. K fyzikálnímu modelování bude doktorand používat jednotahový drátotah KOCH. Kontakt na školitele: [email protected], tel.: 59 732 4456 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis. Školitel: Doc.Ing.R.Fabík,Ph.D. 18. Použití vibroakustických měření pro řízení metalurgických procesů

Téma disertační práce má interdisciplinární charakter se zaměřením na posouzení možnosti využití vibroakustických metod měření pomocí akcelerometrů pro monitorování a řízení metalurgických procesů. Experimentální část práce bude zaměřena na měření vibračních charakteristik na metalurgických zařízeních a jejich fyzikálních modelech. Vyhodnocování naměřených vibračních spekter bude provedeno mj. pomocí FFT metody, budou porovnány charakteristické frekvence vibrací a definovány souvislosti mezi vibrační charakteristikou a metalurgickou operací. Kontakt na školitele: [email protected], tel. 59 699 5213 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis. 19. Studium fázových změn v oceli během jejího tuhnutí Disertační práce bude zaměřena na teoretické a experimentální hodnocení termofyzikálních vlastností různých značek ocelí, které jsou náročné z hlediska plynulého odlévání oceli. Měření bude probíhat na zařízení pro termickou analýzu NETZSCH Jupiter při využití dvou různých hmotností vzorků. Naměřené hodnoty budou konfrontovány pomocí SW Computherm a Thermocalc a zpracovány ve formě grafických závislostí. Kontakt na školitele: [email protected], tel. 59 699 5213 In english: Please contact supervisor for more detailed information about topic of thesis. Školitel: Prof. Ing. K. Michalek, CSc. 20. Plazmová a vakuová metalurgie speciálních slitin niklu a titanu Plazmová a vakuová metalurgie umožňuje přípravu speciálním slitin (niklové superslitiny, chromkobaltové slitiny, paměťové materiály na bázi Ni-Ti, titanové slitiny, intermetalické sloučeniny). Práce bude zaměřena na studium vlivu charakteru plazmatu, složení pracovní atmosféry, teplotních podmínek a interakce experimentálních slitin s materiálem tavících kelímků a krystalizátorů. Dále bude sledován i vliv odstředivých sil na formování struktury materiálu. Získané poznatky budou využity pro optimalizaci metalurgických procesů a jejich aplikaci pro přípravu konkrétních materiálů. Školitel: Prof. Ing. M. Kursa, CSc. 21. Posouzení vlivu metalurgických technologií na znečištění ovzduší s využitím biomonitoringu a neutronových analytických technik Student bude spolupracovat se špičkovým světovým pracovištěm v oblasti neutronovým analytických technik. Pomocí neutronové aktivační analýzy a případně dalších metod po ozáření vzorků v atomovém reaktoru bude zpracovávat vzorky mechů z okolí pyrometalurgických technologií. S využitím matematických modelů a GIS bude vyhodnocovat zpracovaná data.

22. Hodnocení podílu emisí z hutních komplexů s využitím monitoringu neseného bezpilotními leteckými prostředky a instrumentální neutronové aktivační analýzy

Student bude měřit vertikální profily znečištění přízemní vrstvy atmosféry včetně odběru vzorků aerosolu s využitím bezpilotních prostředků (UAV). K dispozici je bezpilotní letoun, bezpilotní motorový padákový kluzák a zejména bezpilotní vzducholoď, schopná nést 15 kg měřící a vzorkovací aparatury. Student bude mít za úkol měřit profily koncentrací a vyhodnocovat složení aerosolu, odebraného na filtry. K tomu bude mít k dispozici spolupráci se špičkovým zahraničním pracovištěm, zabývajícím se mj. neutronovou aktivační analýzou po ozáření vzorků v atomovém reaktoru. 23. Fugitivní emise do ovzduší z hutních komplexů Fugitivní emise se také nazývají “nekomínové” emise. Jsou to emise, které lze velmi obtížně stanovit, protože unikají z technologií nedefinovaným způsobem. Student bude pracovat s matematickými modely přenosu znečištění v ovzduší, s emisními faktory metalurgických a souvisejících technologií a s daty ze speciálních leteckých monitorovacích systémů, které využívají autonomní bezpilotní vzducholoď, řízenou počítačem a další bezpilotní letecké prostředky. Pomocí nich budou prováděny měření transmisí a odběry vzorků aerosolu v závětří metalurgických technologií. Odebrané vzorky budou analyzovány špičkovými moderními analytickými metodami. Školitel: Doc. Ing. P. Jančík, Ph.D.

Obor: Tepelná technika a paliva v průmyslu 24.

Získávání levných sorbentů z petrochemických odpadů

Problematika se týká zpracování ropných odpadů. Ty jsou vážným ekologickým problémem. Při pyrolýze stabilizovaných kalů z ropných lagun zůstává pevný zbytek, poměrně bohatý na uhlík. Snahou je jeho využití. Jednou z možností je výroba sorbentů. Cílem výzkumu je sledování vlastností získaných sorbentů a jejich ovlivnění v závislosti na podmínkách pyrolýzy a postupech aktivace nebo chemické modifikace. Školitel: Doc. Ing. P. Pánek, CSc. 25. Výzkum procesu spalování odpadů Cílem práce je optimalizace procesu spalování odpadů. Důraz je kladen na snížení negativních vlivů procesu na životní prostředí a na zvýšení jeho energetické účinnosti. Potřebné experimenty budou probíhat na nově instalované spalovací peci na Institutu environmentálních technologií. Cíle bude dosaženo na základě monitoringu parametrů procesu spalování odpadů, jejich vyhodnocení a následného ověření přijímaných optimalizačních opatření. 26. Tenkovrstvé povrchové vrstvy na bázi oxidických systémů Disertační práce bude zaměřená na vývoj oxidických keramických systémů, které je možno nanášet na povrchy keramických nebo kovových materiálů metodou sol – gel. Vrstvy budou nanášeny s cílem zvýšení korozní odolnosti a modifikace dalších funkčních vlastností podkladového substrátů. 27. Žárobetony se zvýšenou odolností proti náhlým změnám teploty

Obsahem disertační práce je vývoj žárobetonů se zvýšenou odolností vůči náhlým změnám teploty. Předmětem výzkumu je návrh modifikace surovinového složení žárobetonů skupiny MCC a LCC s cílem dosažení uvedeného záměru. 28. Výzkum hydratačních schopností strusek z výroby oceli Náplní disertační práce je výzkum hydratačních schopností strusek z výroby oceli. Předmětem výzkumných aktivit bude alkalická aktivace hydraulicity jako i výzkum aktivace vodou. Práce bude dále zaměřená na posuzování objemové stability hydratujících systémů. Školitel: Doc. Ing. J. Vlček, Ph.D. 29. Chování yttria při spalování uhlí ve fluidních elektrárnách Práce bude zaměřena na chování yttria při spalování uhlí v elektrárnách s cirkulující fluidní vrstvou, a to především na jeho redistribuci mezi ložový popel a úletový popílek, zrnitostní frakce popelů apod. Hodnocen bude také vliv obsahu tohoto prvku ve spalovaném uhlí, vliv aditiva a další faktory. Studovaná problematika bude řešena jak z pohledu emisí tohoto prvku, tak i z hlediska možného využití popelů jako suroviny pro jeho separaci. Pozornost bude zaměřena také na některé další prvky s podobnými vlastnostmi (např. lanthanoidy). Školitel: Doc. Mgr. L. Bartoňová, Ph.D. 30. Vysokosušinová (suchá) anaerobní digesce podsítné frakce tuhého komunálního odpadu Práce přinese nové poznatky o možnostech biologického zpracování komunálního odpadu. Předmětem výzkumu budou laboratorní testy produkce bioplynu suchou anaerobní digescí se zaměřením na (spolu)zpracování podsítné frakce tuhého komunálního odpadu. Výsledky modelové studie budou aplikovány v kontejnerovém bioreaktoru se systémem převrstvování vsázky. Studována bude materiálová a energetická bilance anaerobního procesu, měřen bude výtěžek bioplynu a metanu a upravovány budou materiálové a procesní parametry s cílem intenzifikovat proces. Ověřovány budou chemické a mikrobiologické parametry tuhého digestátu s cílem nasměrování tohoto materiálu k vhodnému využití. 31. Využití nízkoteplotní plazmy pro úpravu procesních plynů při redukčním zpracování odpadů V rámci pyrolýzy nebezpečných odpadů vznikají látky s negativním dopadem na životní prostředí. Předmětem práce bude experimentální studium odstraňování těchto látek s využitím nízkoteplotní plazmy, případně v kombinaci s katalýzou a absorpcí. Cílem práce bude posouzení účinnosti technologie v závislosti na druhu odpadu a procesních parametrech. Školitel: Prof. Ing. L. Obalová, Ph.D.

Obor: Chemická metalurgie 32. Recyklace olova a cínu z elektroodpadu

Cílem práce bude separace kovového podílu z elektroodpadu alkalickým oxidačním tavením a loužením. Výchozím materiálem budou základní desky PC, grafické a zvukové moduly a další komponenty. Výluh bude zpracován selektivním srážením. Výstupem procesu budou oxidy kovů, které mohou sloužit jako surovina pro následné hydrometalurgické nebo pyrometalurgické zpracování. Vzhledem k narůstajícímu množství elektroodpadu, riziku kontaminace životního prostředí těžkými kovy a poklesu surovinové základny je tato problematika aktuální. Od uchazeče se očekává tvůrčí řešení problémů, schopnost týmové práce a znalost angličtiny. Školitel: Doc. Ing. Š, Langová, CSc. 33. Studium a charakterizace sorpčních mechanismů vybraných organických a anorganických polutantů na modifikovaných metalurgických struskách Práce bude zaměřena na studium a charakterizaci procesu retence nonylfenolu, jeho derivátů a vybraných těžkých kovů z vodných roztoků na různým způsobem modifikovaných metalurgických struskách. Cílem práce bude identifikace retenčních mechanismů, charakterizace chemických a fyzikálně chemických procesů probíhajících na fázovém rozhraní solid-liquid a posouzení selektivity. Informace o struktuře sorbentů poskytne RTG difrakce, FTIR a Ramanova spektroskopie. Obsah nonylfenolu ve vodných roztocích bude stanovován chromatograficky, obsah těžkých kovů bude stanoven metodou AAS. Školitel: Doc. Ing. B. Kostura, PhD. 34. Studium vybraných fyzikálně-chemických vlastností ekologicky šetrných oxidických systémů Oxidické systémy tvoří základ metalurgických strusek a licích prášků. Jedná se o velmi technologicky významné systémy, které mají široké uplatnění jak při výrobě železa či oceli, tak také např. při zpracování keramiky. V současné době zejména z ekonomických důvodů dochází ke snižování kvality vstupních surovin, což má dramatický dopad nejen na termochemické a termofyzikální vlastnosti strusek, ale také na životní prostředí. Cílem práce je studium zejména reologických vlastností modifikovaných ekologicky šetrných oxidických systémů, které by splňovaly veškeré požadavky kladené na běžné metalurgické strusky. Školitel: Doc. Ing. L. Řeháčková, PhD. 35. Termodynamické modelování a experimentální studium ternárních, kvaternárních a quinárních systémů na bázi Fe-C-X-Y-Z Disertační práce je zaměřena na teoretické termodynamické studium vícesložkových systémů na bázi Fe C X Y-Z (X, Y, Z = Mn, Ni, O, Al,…). Náplní práce je teoretické termodynamické modelování s využitím SW THERMO CALC a metody CALPHAD, popř. kinetické studium s využitím SW DICTRA a také experimentální práce založeny zejména na využití vybraných metod termické analýzy, strukturní a fázové analýzy. Předmětem práce je studium teplot fázových transformací (modelování a konstrukce fázových diagramů,…) a dalších materiálových vlastností, popis chování připravených systémů s přesně definovaným složením za definovaných podmínek. Předmětem práce bude také studium vlivu změny chemického složení na studované vlastnosti. Je předpokládána tvorba vlastní databáze nově získaných termofyzikálních a termodynamických dat.

36. Studium termofyzikálních a termodynamických vlastností kovových systémů na bázi Fe C O X Y metodami termické analýzy (DTA, DSC, hf DSC a DROP metoda) Disertační práce je zaměřena na experimentální a teoretické studium tepelných kapacit (Cp), studium dalších termodynamických dat zkoumaných systémů: závislostí ΔH, ΔS a ΔG na teplotě. Předmětem studia jsou kovové systémy na bázi Fe C-O-X-Y (X, Y = Mn, Cr, Ni, Al…) připravené laboratorně. Studium bude prováděno zejména s využitím metod termické analýzy: DTA, DSC, hf DSC, DROP a s experimentálními systémy Setaram SETSYS 18TM, Netzsch STA 449 F3 Jupiter, Setaram MHTC (vysokoteplotní kalorimetr). Výsledky budou podpořeny strukturní a fázovou analýzou a výpočty termodynamického SW THERMO-CALC, popř. SW DICTRA. Je předpokládána tvorba vlastní databáze nově získaných termofyzikálních a termodynamických dat. Dalším významným cílem práce je vývoj metodiky získávání termofyzikálních a termodynamických dat termo-analytickými metodami. 37. Studium teplot a latentních tepel fázových transformací reálných jakostí ocelí metodami termické analýzy Práce je zaměřena na experimentální a teoretické studium teplot fázových transformací a latentních tepel fázových transformací reálných jakostí ocelí (kontislitků, popř. ingotů) za přesně definovaných podmínek. Předmětem studia jsou zejména teploty solidu, likvidu, přeměny α↔γ, γ↔δ, peritektické and eutektoidní přeměny, magnetického přechodu a další. Významným výstupem budou také transformační tepla fázových přeměn. Bude studován vliv chemického složení reálných jakostí ocelí na získávaná data. Teoretické termodynamické studium bude prováděno s využitím metody CALPHAD, SW THERMO-CALC and SW DICTRA. Výsledky budou také podpořeny strukturní a fázovou analýzou. Budou konstruovány a modelovány pseudo binární fázové diagramy, popř. pseudo diagramy vyšších řádů. Dále bude studován možný vliv reálných technologických parametrů na získávaná data: vliv případné chemické, strukturní a fázové nehomogenity a jejich vzájemný vztah. 38. Termodynamické modelování a experimentální studium tepelných kapacit a entalpií reálných jakostí ocelí s využitím metody CALPHAD a experimentálními metodami termické analýzy (DSC, hfDSC a DROP) Práce je zaměřena na teoretické a experimentální studium teplotních závislostí tepelných kapacit a entalpií reálných jakostí ocelí (multi-komponentních systémů) metodami DSC, hf-DSC a DROP („vhazovací“ kalorimetrie) s využitím experimentálních systémů Setaram SETSYS 18TM, NETZSCH STA 449 F3 Jupiter a Setaram MHTC (vysokoteplotní kalorimetr). Dále je předmětem práce získání dalších termodynamických dat zkoumaných ocelí: závislostí ΔS a ΔG na teplotě. Podstatou práce je také studium vlivu chemického složení, struktury a fázového složení na získávaná data. Dalším významným cílem práce je vývoj metodiky získávání zmiňovaných termofyzikálních a termodynamických dat termo-analytickými metodami. Předpokládaným výstupem je(jsou) mimo jiné model(ly) teplotní(ch) závislosti tepelné kapacity v průběhu fázových přeměn. Bude prováděno teoretické termodynamické modelování s využitím metody CALPHAD a SW THERMO-CALC. Školitel: Doc. Ing. B. Smetana PhD.

Studijní program: PROCESNÍ INŽENÝRSTVÍ Obor: Procesní inženýrství 39. Semikontinuální vysokosušinová (suchá) anaerobní digesce v kontejnerovém bioreaktoru se systémem převrstvování vsázky Rozšíření praktických poznatků o výrobě bioplynu v malém měřítku. Předmětem práce budou laboratorní zkoušky a případně poloprovozní ověřování semikontinuálně probíhajícího procesu výroby bioplynu (vysokosušinové - suché anaerobní digesce) z různých tuhých substrátů, bioodpadů. Cílem práce bude doložit možnosti využití aktuálně vyvíjeného kontejnerového bioreaktoru disponujícího systémem převrstvování vsázky. Sledovány budou základní materiálové parametry substrátů a vznikajících digestátů (obsah celkové sušiny, ztráta žíháním sušiny, sacharidy, proteiny, lipidy, obsahy makro a mikro prvků, pH atd.). Ověřována bude produkce bioplynu respektive methanu v závislosti na složení směsné vsázky a hlavních procesních parametrech jako jsou objemové zatížení, doba zdržení, poměr FOS/TAC atd. 40. Studium kinetiky a rovnováhy adsorpčních procesů Předmětem práce bude experimentální studium adsorpčních a desorpčních procesů znečišťujících látek (zejména VOC) v sypaném loži s komerčními i novými typy adsorbentů. Podrobně bude studován proces zrovnoměrnění emisí znečišťujících látek při průchodu absorbérem a sestaven matematický popis tohoto děje s cílem návrhu postupu přenosu dat a zvětšení měřítka pro průmyslové aplikace. 41. Kompostování a vysokosušinová (suchá) anaerobní digesce v kontejnerovém bioreaktoru s horizontálně posuvnou frézou Předmětem práce bude laboratorní výzkum kompostování a vysokosušinové produkce bioplynu z různé biomasy ze zemědělství, průmyslu, případně i z komunální sféry. Porovnány budou výsledky procesů provedených bez nebo jen s občasným promísením vsázky a procesů s pravidelným promísením vsázky. Sledovány budou materiálové parametry vstupů a výstupů s cílem identifikovat vhodné procesní podmínky pro nově připravovaný kontejnerový aerobně-anaerobní bioreaktor s horizontálně posuvnou frézou. 42. Rafinace surového kaprolaktamu Kaprolaktam je surovinou pro výrobu polyamidu 6, který se dále používá v textilním nebo v plastikářském průmyslu k výrobě polyamidových textilních a technických vláken a konstrukčních plastů. Jedním z procesních uzlů výroby kaprolaktamu je rafinace surového kaprolaktamu extrakcí v trichloretylenu. Vzhledem k tomu, že trichloretylen je klasifikován jako karcinogenní látka (kategorie 1B) podle Nařízení (ES) č. 1272/2008, je nutné hledat alternativní řešení procesu rafinace surového kaprolaktamu. Předmětem práce bude návrh a laboratorní ověření nového postupu rafinace surového kaprolaktamu s eliminací použití karcinogenního trichloretylenu. 43. Současná katalytická degradace oxidů dusíku Oxidy dusíku (N2O, NO, NO2) se vyskytují v odpadních plynech často současně. Z tohoto důvodu by byla výhodná jejich současná degradace místo v současnosti používaných technologií, které pracují za

různých podmínek (teplota, katalyzátor). Předmětem práce bude experimentální studium katalytického rozkladu NO a N2O bez použití redukčního činidla na katalyzátorech s obsahem vybraných přechodných kovů a popis fyzikálně-chemických vlastností katalyzátorů dostupnými analytickými technikami (chemická analýza, rentgenová difrakce, fyzikální sorpce dusíku, teplotně programovaná desorpce a redukce atd.). Cílem práce bude posouzení účinnosti studovaných materiálů, objasnění mechanizmu probíhajících reakcí a vztahů mezi vlastnostmi katalyzátorů a jejich aktivitou a selektivitou. Školitel: Prof. Ing. L .Obalová, Ph.D. 44. Využití fotokatalyticky aktivních materiálů na bázi TiO2 pro fotokatalytickou redukci oxidu uhličitého Největší část emisí skleníkových plynů z lidské činnosti tvoří oxid uhličitý. Fotokatalytická redukce oxidu uhličitého se jeví jako jedna ze zajímavých metod snižování emisí množství oxidu uhličitého. Nejenže odstraňuje CO2, ale zároveň jej přeměňuje na užitečnější produkty jako je metan, metanol, formaldehyd, kyselina mravenčí a jiné. Práce je zaměřena na experimentální studium fotokatalytické aktivity materiálů na bázi TiO2 pro fotokatalytickou redukci CO2. Cílem je získat komplexní informaci o vlivu fyzikálně-chemických vlastností fotokatalyzátorů na jejich fotokatalytickou účinnost a selektivitu. Školitel: Doc. Ing. K. Kočí, Ph.D. 45. Modifikace povrchů nanočástic železa pro tvorbu fotokatalyticky aktivních magnetických nanokompozitů Nanočástice železa budou pokryty fotoaktivními vrstvami polovodičů jako např. TiO2, ZnO, ZnS apod. za vzniku core-shell nanočástic, které budou dále využity pro fotokatalytický rozklad vybraných látek. Výhodou těchto nanočástic je možnost jejich separace z reakčních roztoků pomocí magnetického pole. První etapa výzkumu bude věnována syntéze a charakterizaci těchto nanočástic. V druhé etapě budou nanočástice testovány pro fotokatalytický rozklad vybraných látek za různých laboratorních podmínek. Vybranými látkami budou nejprve různá barviva např. methylenová modř a dále budou voleny různé polutanty životního prostředí. 46. Kompozitní fotokatalyzátory Hybridy adsorbent-fotokatalyzátor (APH) jsou bifunkčních pevné látky s adsorpčními a fotokatalytickými vlastnostmi. Synergie mezi těmito vlastnostmi vede ke vzniku kompozitu, který má vyšší katalytickou aktivitu a vyšší selektivitu pro žádoucí reakční produkty. Rozhraní vytvořené mezi oběma fázemi může usnadnit přenos látek z adsorpčních center na polovodičová centra a naopak. V této doktorské práci budou vyvinuty a charakterizovány různé APH a dále budou testovány jejich fotokatalytické vlastnosti s použitím některých barviv a environmentálně rizikových látek. Školitel: Prof. Ing. P. Praus, Ph.D. 47. Podmínky výskytu fluorescence při Ramanské spektroskopii jílových minerálů Jílové minerály velmi významně ovlivňují vlastnosti hornin. Jednou z perspektivních metod analýzy jílových minerálů je Ramanova spektroskopie. Obecně největším problémem této spektrální metody je

výskyt fluorescence, která dokáže znehodnotit získanou spektrální informaci. Výskyt fluorescence se týká poměrně značné části jílových minerálů, avšak u řady z nich se projevuje pouze ve slabé formě. Překvapivě mohou slabou formu fluorescence vykazovat i minerály, které jsou svým chemickým složením nebo strukturou velmi blízké minerálům, u nichž je fluorescenční pozadí příliš vysoké (např.: muskovit a illit nebo Ca-montmorillonit a Na-montmorillonit, …). Získané poznatky by měly umožnit nalézt odpověď na otázku, co vše ovlivňuje výskyt fluorescence při Ramanově spektroskopii jílových minerálů a zda lze nějakým způsobem fluorescenci částečně či zcela eliminovat. Školitel: Doc. Ing. M. Ritz, Ph.D. 48. Mikrovlnný ohřev uhlíkatých materiálů Práce bude zaměřena na studium interakce mikrovlnného záření a uhlíkatých hmot se zaměřením na materiály figurující v technologii paliv. Ke studiu bude využito upravené mikrovlnné trouby a speciální skleněné aparatury umožňující experimenty ve vakuu či inertní atmosféře. Mechanismy a kinetika reakcí budou studovány pomocí analytických metod jako infračervená spektroskopie, Ramanova spektroskopie, termogravimetrie, elementární analýza. 49. Vícefázová hydrodynamika v probublávaných výměnících hmoty Práce bude zaměřena na studium přenosu hybnosti a hmoty v polydisperzních soustavách kapalina plyn vyskytujících se v průmyslových procesech, a jejich modelových analogů vyznačujících se podobným chemickým složením (složení a koncentrace rozpuštěných plynů a solí). Ke studiu bude využito reaktoru s probublávanou vrstvou, se sypaným ložem a s dělícími patry. Sledovány budou koncentrační, teplotní a pH profily podél kolony. Důraz bude kladen na popis dějů souvisejících s precipitací nerozpustných solí. Výsledky experimentální práce poslouží jako základ pro ověření modelu zařízení (Aspen Plus) s ohledem na potenciální zvětšování měřítka. 50. Transportní procesy v polydisperzních systémech Práce bude zaměřena na studium přenosu hybnosti a hmoty v polydisperzních soustavách vyskytujících se v průmyslových procesech, a jejich modelových analogů vyznačujících se podobnou distribucí velikosti částic, koncentrací a hustotou dispergované fáze. Ke studiu budou využity moderní experimentální metody (viskozimetrie, měření povrchového napětí, zetapotenciálu, sedimentačního potenciálu, hustoty, pH, vodivosti) použité s důrazem na sledování změn klíčových veličin v průběhu zpracování testovaných materiálů. Budou hledány optimální podmínky vhodné pro vytváření granulí, které budou dále hodnoceny s ohledem na jejich možné průmyslové využití. Školitel: Doc. Ing. M. Večeř, Ph.D. 51. Příprava a testování nanostrukturovaných sorpčních materiálů pro čištění odpadních vod a plynů Téma disertační práce je zaměřeno na přípravu, charakterizaci a aplikaci nanostrukturovaných materiálů na bázi přírodních nebo syntetických materiálů, například jílových minerálů nebo uhlíkatých materiálů. Charakterizace připravených materiálů bude prováděna s využitím moderních přístrojových technik, např. XRD, FTIR, SEM apod. Materiály budou testovány především pro adsorpci organických molekul s využitím chromatografických metod, s následným testováním simultánní sorpce

anorganických látek, například kationtů vybraných kovů a aniontů anorganických solí v laboratorních podmínkách se zaměřením na vsádkovou i dynamickou sorpci. 52. Příprava nanočástic biologicky aktivních substancí s využitím kapaliny v superkritickém stavu Téma disertační práce je zaměřeno na přípravu nanočástic biologicky aktivních substancí, např. léčiv, s využitím kapaliny v superkritickém stavu. Příprava nanočástic s využitím superkritických kapalin je velmi slibnou a moderní metodou přípravy farmaceuticky významných látek v jejich čistém fyzikálním stavu. Tento způsob je moderní alternativou k doposud využívaným srážecím a extrakčním metodám, umožňující přípravu mikro- a nano-částic, jejichž příprava je v současnosti jedním z hlavních směrů výzkumu ve farmaceutickém průmyslu, ale i v oblasti nutričních a kosmetických doplňků a podobně. Práce bude zaměřena na optimalizaci postupu pro získání nanočástic v úzkém rozmezí velikosti. Připravené nanočástice, případně mikročástice, budou charakterizovány s využitím metod XRD, FTIR, SEM, TEM, DLS a chromatografických metod. Školitel: Doc. Ing. D. Plachá, Ph.D.

Studijní program: MATERIÁLOVÉ VĚDY A INŽENÝRSTVÍ 53. Příprava a studium permanentních magnetů na bázi Fe-Nd-B Důležitý fundamentální problém, který bude řešen v rámci disertační práce, je nalezení způsobu kontroly a řízení principiálních parametrů designu magneticky tvrdých materiálů s vysokou koercivitou na bázi intermetalické fáze R2Fe14B a dalších legujících prvků (Cu, Nb, Al, Ti, aj.) s tetragonální strukturou (R = kovy vzácných zemin), které budou vykazovat vysokou magnetizaci a vysokou teplotně-časovou stabilitu. Výzkum bude zaměřen zejména na vliv 1) metody legování, 2) obsahu a složení legujících komponent a 3) podmínek tepelného zpracování na strukturu (velikost zrn) a magnetické vlastnosti těchto materiálů. Získané poznatky umožní vyvinout dané procesy a v podstatě realizovat přípravu vysoce kvalitních magnetů. V závislosti na konkrétní aplikaci pak bude možné modifikovat jejich chemické složení a podmínky tepelného zpracování a získávat tak magnety s požadovanými vlastnostmi. 54. Příprava a studium vlastností intermetalických sloučenin na bázi Ni-Al a Ti-Al Intermetalické sloučeniny na bázi Ni-Al a Ti-Al patří k perspektivním materiálům určeným zejména pro aplikace za zvýšených teplot v korozně náročných podmínkách. Mezi problematické vlastnosti těchto materiálů patří jejich křehkost. Tuto je možno eliminovat jejich legováním a řízenou krystalizací. V rámci experimentální činnosti bude studován vliv stechiometrie základních prvků, legujících prvků a podmínek krystalizace na strukturu, mikrostrukturu a vlastnosti těchto materiálů. 55. Procesy směrové krystalizace speciálních slitin (niklu, titanu) a jejich intermetalických sloučenin Proces krystalizace kovů, jejich slitin a sloučenin významně ovlivňuje vlastnosti těchto materiálů. Řízením procesu krystalizace lze připravovat materiály s definovanou strukturou, velikosti zrna a jeho orientací. V rámci studia bude pozornost zaměřena na studium vlivu následujících parametrů: rychlost krystalizace, teplotní gradient, charakter rozhraní krystal-tavenina. Získané poznatky umožní optimalizovat podmínky přípravy speciálních niklových a titanových slitin.

Školitel: Prof. Ing. M. Kursa, CSc. 56. Příprava a hodnocení mechanických vlastností biokeramiky Cílem této diplomové práce je zjištění vlivu obsahu SiO2 v Si3N4 keramice na adhezní vlastnosti povlaku hydroxyapatitu. Náplní praktické části je příprava vzorků z Si3N4 keramiky a samotného hydroxyapatitu. Po nanesení hydroxyapatitu na keramické vzorky bude pomocí scratch testu posuzovaná přilnavost hydroxyapatitu na jednotlivé Si3N4 tablety s různým obsahem SiO2. Školitel: Prof. Ing. Z. Jonšta, CSc. 57. Mapování elastických deformačních polí v okolí koncentrátorů napětí Analýza infračerveného záření, které odpovídá prvnímu invariantu napětí při cyklickém namáhání. Numerický model analyzovaných těles s vybranými koncentrátory napětí. Porovnání výsledků infračervené analýzy a výpočetního modelu. Formulace efektivního postupu měření infračervenou kamerou a porovnání výsledků s výpočtem. 58. Detekce poškození materiálu v deformačních polích s využitím infračervené termografie Využití detekce záření v infračerveném spektru jako odezvy poškozených oblastí materiálu po cyklickém namáhání. Použití postupů zvýšení citlivosti kamery a snížení šumu v registrovaném signálu odezvy na únavové procesy. Aplikace těchto postupů při nedestruktivním zkoušení materiálů a při analýze materiálových vlastností. 59. Plasticita HSLA ocelí při vysokých rychlostech deformace Studium je orientováno na vliv rychlosti deformace na rozvoj plasticity HSLA mikrolegovaných ocelí. Mechanismy plastické deformace při různých rychlostech zatěžování budou vyšetřovány optickými metodami v průběhu dynamického zatěžování a lomové povrchy metodami fraktografické analýzy na SEM. Budou definovány nejdůležitější mikrostrukturní parametry, které odolnost ocelí proti dynamickému rázu ovlivňují. 60. Vliv podmínek cyklického zatěžování na únavové charakteristiky konstrukčních ocelí Studium je orientováno na vliv teploty a součinitele proměnlivosti cyklu na rychlost šíření únavové trhliny v komerčně vyráběných konstrukčních uhlíkových ocelí. Kromě nukleačního a růstového stádia budou vyšetřovány také podmínky vzniku lomové nestability. Cílem práce je pro studovaný soubor ocelí nalézt oblast Haigova diagramu bezpečného namáhání. 61. Návrh nových řídicích systémů cyklického zatěžování zkušebních těles Studium je orientováno na vývoj snímačů cyklického zatěžování zkušebních těles zejména pro součinitele proměnlivosti cyklu, kde se projevuje výrazné zpoždění deformace za aktuálním napětím. Nové snímače budou umožňovat porovnání vývoje součinitele proměnlivosti cyklu pro deformaci i napětí v průběhu testování tělesa a charakterizovat zpoždění deformace během rozvoje únavového poškození materiálu. Školitel: Prof. Ing. B. Strnadel, DrSc.

62. Aplikace metody penetračních zkoušek (SPCT) při hodnocení zbytkové životnosti dlouhodobě creepově exponovaných součástí Metodou penetračních zkoušek lze nahradit klasické creepové zkoušky tam, kde není dostatek zkušebního materiálu, což je typický případ součástí zařízení chemického a energetického průmyslu exponovaných za vysokých teplot, u nichž je zapotřebí stanovit zbytkovou životnost. Během creepové expozice dochází u všech materiálů ke změnám struktury i vlastností, což se může projevit i na změně korelačních vztahů používaných pro vzájemné srovnání penetračních a creepových zkoušek. Tyto vztahy jsou většinou k dispozici pouze pro materiál ve výchozím stavu. Proto bude u vybrané oceli proveden srovnávací program creepových a SPCT zkoušek jak ve výchozím stavu, tak i ve stavu po dlouhodobém provozu. Školitel: Prof. Ing. K. Matocha, CSc. 63. Vývoj metodiky pevnostních analýz kompozitových dílů pro automobily -

-

Návrh metodiky fyzikálního modelování s cílem naměřit konstitutivní matici materiálových vlastností kompozitů pro různé stavy napjatosti a pro různé rychlosti zatěžování Verifikace a optimalizace výpočetních modelů Přenos zjištěných poznatků na vybrané komponenty automobilů Jízdní zkoušky na měření provozních zatížení Fyzikální modelování s využitím dynamické zkušebny.

64. Experimentální modelování technologií tepelného zpracování a svařování Budou naměřeny teplotní cykly pro zvolené technologií tepelného zpracování a svařování. Tyto cykly pak budou fyzikálně modelovány. Budou provedeny analýzy mechanických vlastností a struktury materiálu. 65. Vývoj metodiky více - osého dynamického testování materiálů pro automobilové konstrukční skupiny Bude navržena a experimentálně ověřená metodika dynamického testování materiálů používaných v automobilových konstrukčních skupinách pro fyzikální modelovaní víceosých stavů napjatosti, vznikajících v průběhu jízdy vozidla.

66. Materiály a technologie pro Rapid Prototyping Budou studovány vlastnosti prototypových materiálových vzorků připravených technologiemi 3D tisku, z pohledu rozměrové stálosti, přesnosti a dosažených mechanických parametrů. Vlastnosti prototypových materiálových vzorků budou ovlivňovány materiálovým složením a technologickými parametry. Školitel: Doc. Ing. P. Tomčík, Ph.D.

67. Studium interakce elektromagnetického záření s anorganickými materiály Cílem práce je prozkoumat vliv elektromagnetického záření na konzistenci anorganických materiálů obsahujícich vodu. Školitel: Prof. RNDr. P. Koštial, Ph.D. 68. Studium procesů rafinace kovů metalurgickými cestami s cílem dosažení maximálně možné čistoty, definované struktury a chemické mikro- i makrohomogenity Vysoce čisté kovy, příp. jejich monokrystaly se stále více využívají nejen pro fyzikální výzkum, ale zejména ve speciálních oblastech mikroelektroniky, optoelektroniky, vakuové techniky atd. Nejčastěji používané metody pro rafinaci vysokotavitelných a reaktivních kovů i pro přípravu jejich krystalů jsou zonální tavení metodou FZ (floating zone), plazmová metalurgie, Bridgman-Stockbargerova metoda směrové krystalizace, Czochralskiho metoda (CZ), vakuová extrakční metalurgie. Cílem doktoranda bude v prvé fázi pochopit stávající technologie přípravy krystalů o vysoké chemické čistotě a strukturní dokonalosti. Středisko RMTVC má potřebný technický potenciál v podobě unikátních tavicích zařízení plně k dispozici. Při řešení těchto problematik bude nutno rozpracovat nové a optimalizovat stávající technologie, využívající změny rozpustnosti příměsí na fázovém rozhraní likvid–solid, odstraňování příměsí vypařováním nebo destilací ve formě lehce prchavých sloučenin. Projekt bude zaměřen na optimalizaci složení materiálu, tvaru krystalizátoru, teplotních podmínek (volba teplotních gradientů na fázovém rozhraní likvid-solid), vhodného vnějšího prostředí (zamezení kontaminace) atd. Experimentální činnost bude prováděna v laboratořích CPIT v rámci Národního projektu udržitelnosti RMTVC jako interní grantový projekt FMMI. 69. Studium fyzikálně–chemických charakteristik vysoce čistých látek a zákonitostí změn jejich vlastností v závislosti na podmínkách krystalizace, chemickém složení, krystalických defektech a strukturních parametrech Krystalizační metody rafinace kovů mají významný vliv na zvláštnosti fyzikálně–chemických procesů, probíhajících při růstu krystalů. Nejčastěji používané metody pro rafinaci reaktivních kovů, jejich slitin či intermetalických sloučenin a pro přípravu jejich krystalů jsou zonální tavení metodou FZ (floating zone), plazmová metalurgie, Bridgman-Stockbargerova metoda směrové krystalizace, Czochralskiho metoda tažení krystalu z kelímku (CZ), vakuová extrakční metalurgie. Středisko RMTVC má potřebný technický potenciál v podobě unikátních tavicích zařízení plně k dispozici. Cílem tohoto programu bude fundamentální studium chemických, fyzikálních, mechanických a strukturních charakteristik připravených krystalů v závislosti na chemickém složení, koncentraci příměsí, krystalických defektech apod. Pochopení těchto souvislostí umožní precizovat stávající technologie přípravy krystalů o vysoké chemické čistotě a strukturní dokonalosti. Experimentální činnost bude prováděna v laboratořích CPIT v rámci Národního projektu udržitelnosti RMTVC jako interní grantový projekt FMMI. 70. Výzkum interakce prvků ve funkčně gradientních materiálech za vysokých teplot Znalost difuzních charakteristik prvků v matrici je nezbytná pro optimální volbu podmínek řady metalurgických procesů podléhajících nízko- či vysokoteplotnímu tepelnému zpracování. Zcela markantní roli hraje difuze při procesech mikrolegování krystalů, při tvorbě tenkých vrstev

intermetalických sloučenin (IMC) kontaktem různých kovů, při homogenizaci strukturních heterogenit. Výsledky těchto výzkumů lze v metalurgické praxi využít např. v oblastech krystalizace a segregace prvků v mikroprostoru i v makroobjemu, při legování krystalů, chemicko–tepelném zpracování slitin a IMC, při tvorbě komplexních či intermetalických fází, pro homogenizaci chemického složení v kovech, slitinách a sloučeninách, při difuzi v tenkých vrstvách (funkčně gradientní materiály), rozpouštění pevné fáze v tavenině při pájení. Předmětem doktorského programu bude studium interakce prvků při kontaktu dvou či více chemicky rozdílných kovů a slitin při dlouhodobém účinku teploty. Při existenci koncentračního skoku dochází obvykle k pohybu mezifázové hranice. Difuzi často doprovází tzv. Kirkendallův jev, který má za následek tvorbu vakancí, příp. mikropórů o různé velikosti v oblasti mezi Matano a Kirkendallovou rovinou. Cílem bude určit z koncentračních profilů po žíhání difuzních dvojic příslušné koeficienty difuze, popsat kinetické jevy doprovázející difuzi a vznik nových fází na fázovém rozhraní. Školitel: Prof. Ing. J. Drápala, CSc. 71. Studium strukturní stability austenitické oceli Super 304H pro tepelnou energetiku (pouze pro prezenční formu doktorského studia) Nově vyvinuté značky austenitických ocelí, mezi něž patří i ocel Super 304H, jsou aplikovány při konstrukci nadkritických bloků tepelných elektráren. Nedávné experimentální výsledky poukázaly na skutečnost, že u těchto ocelí může v průběhu dlouhodobé expozice dojít k precipitaci křehkých fází, které mohou významně přispět k degradaci mechanických, příp. i korozních vlastností dané oceli. Za kritické lokality je třeba považovat především ohyby trubkových systémů a svarové (homogenní i heterogenní) spoje, kde budou degradační procesy významně urychleny. V rámci doktorské práce bude provedena detailní strukturně fázová analýza dlouhodobě žíhaných a creepově exponovaných vzorků z oceli Super 304H s cílem validovat výstupy termodynamického modelování a charakterizovat mikrostrukturní evoluci v daném typu oceli za podmínek blízkých exploataci v tepelných elektrárnách. Školitel: Prof. Ing. V. Vodárek, CSc. 72. Vlastnosti nanostrukturních aluminidů na bázi Ni a Ti připravených metodou mechanického legování Slitiny intermetalických sloučenin jsou perspektivní materiály, jejichž aplikace nabývají stále většího významu v nejrůznějších oblastech průmyslu. Jednou z metod jejich přípravy je mechanické legování, které umožňuje nejen provést syntézu sloučenin již v průběhu procesu mletí, ale rovněž připravit materiál se submikronovou, nanokrystlickou nebo amorfní strukturou. Studium a experimentální práce budou zaměřeny na vliv parametrů procesu a atmosféry (Ar, vodík) mechanického legování, následného zpracování lisováním a slinováním na mechanické a strukturní charakteristiky intermetalických slitin. Výsledky budou využity při optimalizaci procesu pro přípravu nanokrystalických a amorfních struktur aluminidů s vyššími mechanickými vlastnostmi. Kontakt na školitele: [email protected], tel. 59 732 5473 73. Příprava a vlastnosti slitin na bázi hořčíku pro vodíkové hospodářství Vodík, který je v současnosti předmětem zájmu jako alternativní zdroj energie pro pohon automobilů nebo jiných energetických zařízení, je možné bezpečně uchovávat ve formě hydridů. Z velkého

souboru různých sledovaných materiálů pro uchovávání vodíku bude pozornost v rámci doktoroského studia zaměřena na slitiny na bázi hořčíku, které jsou slibným materiálem pro své kinetické a termodynamické vlastnosti při sorpci a desorpci vodíku. U hydridů, které budou připraveny různými metodami (mechanickým legováním ve vodíku, elektrochemickými metodami, tepelným zpracováním v atmosféře vodíku) budou sledovány různé charakteristiky: vliv struktury (amorfní, nanokrystalické) na množství uloženého vodíku, vliv legujících prvků na kinetiku reakce při desorpci a na množství uloženého vodíku, vliv technologie přípravy na strukturní vlastnosti. Výsledky experimentů umožní volbu složení a procesu přípravy materiálu pro uchovávání vodíku. Kontakt na školitele: [email protected], tel. 59 732 5473 74. Modifikace vlastností slitin na bázi Ti prostřednictvím dočasného legování vodíkem Vodík působí na titan a jeho slitiny jako stabilizátor fáze beta. Tohoto účinku se využívá pro tepelně mechanické zpracování a modifikaci (zjemnění) mikrostruktury u slitin TiAlV. Studium a experimentální práce budou zaměřeny na vliv a optimalizaci parametrů procesů tepelného a tepelně mechanického zpracování na mechanické a mikrostrukturní charakteristiky slitin na bázi Ti používaných jak pro letectví, tak pro biomedicínské aplikace. Výsledky experimentů umožní optimalizaci vlastností slitin Ti pro vybrané aplikace. Kontakt na školitele: [email protected], tel. 59 732 5473 75. Vliv povrchové úpravy biokompatibilní slitiny na vlastnosti a funkcionalitu implantátu Slitiny na bázi titanu, které se používají pro implantáty v traumatologii i ortopedii musí kromě mechanických vlastností splňovat nároky na biokompatibilitu a korozní odolnost. V některých případech je ovšem žádoucí rovněž nanesení bioaktivních složek nebo léčiv na předem upravený povrch implantátu. Studium a experimentální práce budou vedeny v oblasti využití tepelného zpracování a elektrochemických metod při modifikaci povrchu slitin TiAlV a TiNb-Me. Bude sledován vliv parametrů procesů na charakter mikrostruktury povrchu i podpovrchových vrstev. Zkoušky materiálů budou prováděny ve fyziologických roztocích i v živých organismech. Spolupráce s praxí (FNO, MEDIN a.s., NTC, a.s.). Praktické výstupy a publikace výsledků. Kontakt na školitele: [email protected], tel. 59 732 5473

76. Vliv tepelného zpracování na mechanické a korozní vlastnosti NiTi pro biolékařské aplikace Slitiny titanu používané pro traumatologii, ortopedii nebo ortodoncii musí splňovat požadavky na biokompatibilitu, pevnost, odolnost proti únavě, korozi aj. Materiálové vlastnosti jsou ovlivněny výrazně charakterem mikrostruktury. Studium a experimentální práce budou zaměřeny na možnosti, volbu parametrů a účinky tepelného zpracování na materiálové a strukturní charakteristiky u vybraných složení slitin na bázi NiTi. Korozní vlastnosti v souvislosti se zpracováním budou sledovány pomocí elektrochemických měření v různých roztocích. Spolupráce s praxí (ÚVN Praha, MEDIN, a.s.). Praktické výstupy a publikace výsledků. Kontakt na školitele: [email protected], tel. 59 732 5473 Školitel: Doc. Dr. Ing. M. Losertová

Studijní program: ŘÍZENÍ PRŮMYSLOVÝCH SYSTÉMŮ 77. Vliv vlastností systémů měření na rozhodovací procesy v managementu kvality (téma je vypisováno pouze pro prezenční formu doktorského studia) Úspěšnost rozhodování v oblasti managementu kvality často výrazně závisí na kvalitě naměřených údajů. Řešení uvedeného tématu bude zaměřeno na analýzu a vyhodnocení vlivu vlastností systémů měření na vybrané rozhodovací procesy v oblasti managementu kvality. Pozornost bude věnována jednak procesům, které přímo využívají naměřená data (například ověřování shody produktů), jednak procesům, u kterých je naměřená data potřeba nejprve zpracovat (například analýzy způsobilosti procesů apod.). Praktická část bude zaměřena na kvantifikaci vlivu vlastností systému měření na úspěšnost rozhodovacích procesů a možnosti eliminace nepříznivých dopadů těchto vlivů. 78. Rozvoj přístupů k managementu rizik při zabezpečování kvality produktů Velice důležitou součástí managementu kvality je minimalizace rizik možných problémů při zabezpečování požadované kvality produktů. Řešení uvedeného tématu bude vycházet z podrobné analýzy stávajících poznatků o současných přístupech k managementu rizik a jejich uplatnění v oblasti managementu kvality. Pozornost bude věnována analýze typů rizik a způsobům jejich vyhodnocování s využitím vhodných metod. Výsledkem řešení by měl být návrh komplexního přístupu k managementu rizik při zabezpečování kvality produktů. Školitel: Prof. Ing. J. Plura, CSc. 79. Využití neparametrických metod ve statistické regulaci procesů (téma je vypisováno pouze pro prezenční formu doktorského studia) Většina existujících metod statistické regulace procesů je založena na předpokladu, že lze specifikovat pravděpodobnostní rozdělení znaků kvality či parametrů procesu (“model-based” přístup). Často však takového rozdělení nelze spolehlivě stanovit. Pro tyto situace je vhodnější pracovat s tzv. “model-free” neparametrickými metodami. Cílem práce bude prozkoumat možnosti využití neparametrických metod pro konstrukci regulačních diagramů a analýzu způsobilosti, porovnat různé přístupy, vyhodnotit jejich výhody a nevýhody, posoudit výkonnost různých neparametrických regulačních diagramů a vypracovat prakticky aplikovatelnou metodiku. 80. Rozvoj metodiky statistické regulace procesů pro agilní výrobu (téma je vypisováno pouze pro prezenční formu doktorského studia) V posledních desetiletích se v různých výrobních odvětvích zásadním způsobem mění podmínky výroby, a to směrem k výrobě silně kustomizované, s charakterem low volume-high mix. Těmto podmínkám je třeba přizpůsobit také metody řízení kvality včetně statistických nástrojů. Práce se bude zabývat zejména rozvojem statistické regulace procesů a analýzy způsobilosti vhodných pro tyto nové výrobní podmínky.

81. Zlepšení procesů rozhodování při aplikaci statistické regulace procesů v podmínkách vysoce způsobilých procesů (téma je vypisováno pouze pro prezenční formu doktorského studia) Pro tzv. vysoce způsobilé procesy byla vyvinuta řada vhodných metod statistické regulace procesů – např. diagramy CCC, CCC-r, CCC-EWMA nebo CCC-CUSUM. Do této doby byla věnována pozornost zejména srovnání jejich účinnosti mezi sebou, popř. s klasickými Shewhartovými regulačními diagramy. Podstatně méně pozornosti bylo dosud věnováno praktickým aspektům jejich uplatnění, což omezuje jejich využití v praxi. Práce bude proto zaměřena na vytvoření metodiky aplikace těchto regulačních diagramů se zohledněním problematiky stanovení jejich regulačních mezí, interpretace tohoto typu diagramů, nejistot měření, využití těchto diagramů k odhalování zlepšování. 82. Analýza a rozvoj synergických efektů integrace progresivních manažerských paradigmat z perspektivy udržitelnosti organizací S rostoucí globalizací, konkurencí a stále vyšší omezeností neobnovitelných zdrojů začínají dosavadní manažerská paradigmata, která byla hnací silou rozvoje a konkurenceschopnosti organizací v minulých desetiletích, dosahovat mezí své efektivnosti a je třeba manažerské přístupy inovovat. Jednou z cest je integrace různých dosud efektivních manažerských paradigmat do nových přístupů přinášejících synergické efekty v podobě udržitelného růstu organizací. Cílem řešení tohoto tématu bude provést detailní rozbor progresivních manažerských paradigmat a metodik (Lean, Agile, Customization, Resilience, Green, Six Sigma) a definovat jejich průniky a vzájemné rozpory. Dalším cílem bude analyzovat dosud navrhované modely integrace těchto paradigmat a vytvořit jejich taxonomii. Na základě této analýzy budou navrženy integrační modely ve vazbě na různá odvětví včetně návrhu systému metrik pro hodnocení míry integrace. Součástí řešení bude také analýza míry a formy integrace ve vybraných sítích organizací. Dílčím výstupem bude vymezení nové role zabezpečování kvality ve zkoumaných integracích. Školitel: Prof. Ing. D. Noskievičová, CSc. 83. Využití vícerozměrných statistických metod v řízení kvality procesů (téma je vypisováno pouze pro prezenční formu doktorského studia pro absolventy oboru management kvality) Cílem doktorské práce je vyzkoušet na simulovaných datových souborech dosud nepoužívané vícerozměrné statistické metody v řízení kvality a provést srovnání s dosud používanými statistickými metodami. Předpokládá se dobrá znalost matematických disciplín, zejména matematické statistiky. 84. Modelování finančních ukazatelů organizace (zisk, výdaje, ztráty atp.) v závislosti na diskrétních faktorech (téma je vypisováno pouze pro prezenční formu doktorského studia pro absolventy oboru management kvality) Cílem doktorské práce je navrhnout metodiku modelování finančních ukazatelů jako jsou náklady nebo ztráty organizace pro případ, že vstupními parametry jsou diskrétní proměnné a na datových

souborech vyzkoušet jejich použitelnost. Předpokládá se dobrá znalost matematických disciplín, zejména matematické statistiky. Školitel: Prof. RNDr. J. Tošenovský, CSc. 85. Řízení hutní výroby a její optimalizace z hlediska výskytu negativních externalit Hutní výroba patří mezi nejnáročnější výrobní procesy. Současně sebou přináší řadu negativních externalit ovlivňujících zaměstnance a životní prostředí. Hlavním úkolem je kvantifikovat hlavní zdroje negativních externalit, posoudit jejich vliv a navrhnout organizační, technická a technologická opatření na jejich regulaci. Posoudit vše v konkrétních podmínkách hutní organizace, pro všechny výrobní procesy včetně výroby aglomerátu a zpracování surového železa. Kvantifikovat ekonomické důsledky negativních externalit a současně nákladově vyhodnotit navrhovaná dlouhodobá opatření. Školitel: Doc. Ing. P. Besta, Ph.D. 86. Systém pro měření vertikálních profilů znečištění ovzduší IET VŠB TU je vybaven zařízeními pro měření vertikálních profilů znečištění ovzduší. Ty se skládají z bezpilotních leteckých prostředků (UAV), které nesou měřicí přístroje a čidla, bezdrátových datových přenosů na zem, řídících a vyhodnocovacích systémů. Úkolem studenta bude provádět výzkum v této oblasti. Cílem výzkumu bude flexibilní systém, přenositelný na různé druhy bezpilotních nosičů s automatickým zpracováním měřených dat na centrálním serveru. Školitel: Prof. Ing. Z. Jančíková, CSc. 87. Metody umělé inteligence v řízení metalurgických procesů Analytické metody ne vždy vedou k optimálním výsledkům. Využití moderních metod založených na principech umělé inteligence mohou, zejména v metalurgické výrobě, řídicí procesy zkvalitnit. Cílem by byl návrh a ověření metod a metodiky zpracování dat. 88. Pokročilé metody zpracování dat procesního řízení v metalurgii Metody data miningu a hlubokého učení budou hrát důležitou roli v procesech řízení v metalurgickém průmyslu. Tématem práce by byla analýza možných pokrokových metod a návrh vhodné metodiky v návrhu řídicích funkcí. 89. Pokročilé metody analýzy dat v řízení průmyslových systémů Řídicí procesy v průmyslu vykazují závislosti mezi jednotlivými procesními veličinami, které nemusí být na první pohled zřejmé. Tématem práce by bylo navrhnout vhodné metody a aplikovat je v řídicích procesech. Školitel: Doc. Ing. I. Špička, Ph.D. 90. Simulace ukazatelů spolehlivosti technologického zařízení s využitím nástrojů umělé inteligence Jedním z významných ukazatelů technologických zařízení je jeho efektivita, kterou výrazně ovlivňují spolehlivostní vlastnosti daného objektu ve formě ukazatelů spolehlivosti. Základem pro stanovení spolehlivostních ukazatelů jsou časové řady, jakožto soubor hodnot uspořádaných v přirozené

posloupnosti. Tato statistická data mají základní význam, jak pro analýzu příčin, které na technologické zařízení působily a ovlivňovaly jeho chování v minulosti, tak pro předvídání jeho budoucího vývoje. Cílem práce bude predikce časových řad, jako základu pro simulaci spolehlivostních ukazatelů technologického zařízení. Predikce určí budoucí hodnoty této řady na základě hodnot již naměřených. Obecně platí, že čím více těchto naměřených hodnot máme, tím může být větší naděje na určení budoucích hodnot. To však není jediná podmínka úspěchu, schopnost predikce je z velké části závislá na povaze dat. U technologických zařízení nás zajímá predikce dat s obecným průběhem, které na první pohled neumožňují určit, jak se budou dále vyvíjet, ale ve skutečnosti mohou obsahovat skryté závislosti, které predikci umožní. Existuje mnoho metod pro predikci časových řad, počínaje algebraickými metodami, přes fyzikální modely, statistické metody až po metody využívající umělé neuronové sítě, kterými se tato práce bude zabývat. 91. Adaptivní regulace technologických procesů Regulace technologických procesů je kvalitní pouze tehdy, když je regulátor (řídicí systém) vhodným nastavením svých parametrů přizpůsoben vlastnostem regulované soustavy. V praxi se však mohou vlastnosti soustavy (technologického procesu) během provozu měnit. Proto je třeba měnit odpovídajícím způsobem i nastavení parametrů regulátoru. Cílem práce je výzkum a realizace adaptivního regulačního algoritmu, který automaticky vyhodnocuje průběh regulačního pochodu a podle toho upravuje hodnoty parametrů regulace. Adaptivních regulátorů byla navržena celá řada. Navrhované téma by mělo být orientováno na výzkum adaptivního fuzzy regulátoru uplatnitelného pro řízení technologických procesů. Školitel: Doc. Ing. J. David, Ph.D. 92. Netradiční metody získávání informací o stavu metalurgických procesů Mnohé informace o stavu probíhajícího metalurgického procesu a kvalitě výrobků je možno získat na základě použití netradičních metod. Při zpracování těchto informací mohou být využity metody zpracování obrazu, analýzy zvukových a vibračních signálů a dalších. Informace takto získané mohou vhodně doplnit údaje běžně získávané při řízení metalurgických technologických procesů. Školitel: Doc. Ing. M. Heger ,CSc.

Přihlášky na jednotlivá témata doktorského studia přijímáme na studijním oddělení (č. dveří A 136) nebo na adrese – VŠB-TU, FMMI, Tř. 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba do konce k v ě t n a 2015.

Prof. Ing. Miroslav Kursa, CSc. , v.r. proděkan FMMI