Ing. Jan Čížek, Ph.D.

E-mail:   cizek@fme.vutbr.cz 
Pracoviště:   Ústav materiálových věd a inženýrství
Odbor kovových materiálů
Zařazení:   Odborný asistent
Místnost:   A3/302
Telefon:   +420 54114 3166

141815

Vybrané publikace:

  • ČÍŽEK, J.; KHOR, K.; DLOUHÝ, I.:
    In-Flight Temperature And Velocity of Powder Particles of Plasma Sprayed TiO2,
    JOURNAL OF THERMAL SPRAY TECHNOLOGY, Vol.22, (2013), No.8, pp.1320-1327, ISSN 1059-9630, Springer
    článek v časopise
  • ČÍŽEK, J.; KOVÁŘÍK, O.; SIEGL, J.; KHOR, K.; DLOUHÝ, I.:
    Influence of plasma and cold spray deposited Ti Layers on high-cycle fatigue properties of Ti6Al4V substrates,
    Surface and Coatings Technology, Vol.217, (2013), No.02, pp.23-33, ISSN 0257-8972, Elsevier
    článek v časopise
  • ČÍŽEK, J.; DLOUHÝ, I.; KURODA, S.; KHOR, K.; KOVÁŘÍK, O.; SIEGL, J.:
    Relating High-Cycle Fatigue Properties and Fractographic Features of Plasma, Warm and Cold Sprayed Materials,
    Proceedings of the 5th Asian Thermal Spray Conference, pp.67-68, (2012), Japan Thermal Spray Society
    článek ve sborníku
    akce: Asian Thermal Spray Conference 2012, Tsukuba, 26.11.2012-28.11.2012
  • XU, J.; JOGUET, D.; ČÍŽEK, J.; KHOR, K.; LIAO, H.; CODDET, C.; CHEN, W.:
    Synthesis and characterization on atomphospheric plasma sprayed amorphous silica doped hydrxoyapatite coatings,
    Surface and Coatings Technology, Vol.206, (2012), No.22, pp.4659-4665, ISSN 0257-8972, Elsevier
    článek v časopise
  • ČÍŽEK, J.; KHOR, K.:
    Role of In-flight Temperature and Velocity of Powder Particles on Plasma Sprayed Hydroxyapatite Coating Characteristics,
    Surface and Coatings Technology, Vol.206, (2012), No.8-9, pp.2181-2191, ISSN 0257-8972, Elsevier
    článek v časopise

Seznam publikací na portálu VUT

Anotace nejvýznamnějších prací:

  • ČÍŽEK, J.; KHOR, K.; DLOUHÝ, I.:
    In-Flight Temperature And Velocity of Powder Particles of Plasma Sprayed TiO2,
    JOURNAL OF THERMAL SPRAY TECHNOLOGY, Vol.22, (2013), No.8, pp.1320-1327, ISSN 1059-9630, Springer
    článek v časopise

    Tato práce se zabývá letovými vlastnostmi (zejména povrchovou teplotou a rychlostí) částic TiO2 a představuje integrální součást systematického výzkumu atmosférického plazmového nanášení tohoto materiálu. V rámci studie byl do proudu plazmy vnesen výchozí práškový materiál (32-45 um, 100% rutil). Bylo vybráno šest parametrů reprezentujících univerzálnost plazmového systému a byly stanoveny jejich jednotlivé vlivy pomocí základní metody One-at-a-Time (jednotlivě) a pokročilé metody Taguchiho designu s využitím statistického nástroje analýzy rozptylů. Bylo zjištěno, že měřené teploty se pohybovaly v rámci rozmezí 2121 K až 2830 K (rozdíl 33%), kdežto letové rychlosti částic se měnily mezi 127 m/s a 243 m/s (rozdíl 91%). Jako parametr s největším vlivem na letovou rychlost částic TiO2 byl určen výkon plazmové pušky (zvýšení rychlosti o 8.4 m/s na každý 1 kW výkonu). Vzdálenost vzorku od pušky byla shledána faktorem s nejvyšším dopadem na letovou teplotu částic, s každým zvětšením vzdálenosti o 10 mm částice ochladily o zhruba 36 K. Významný pokles obou letových charakteristik byl dále zaznamenán pro zvyšující se množství prášku vstupujícího do plazmového proudu: zvýšení vtoku prášku o +1 g/min odpovídal pokles teploty o 7.1 K and rychlosti o 1.4 m/s.
  • ČÍŽEK, J.; KOVÁŘÍK, O.; SIEGL, J.; KHOR, K.; DLOUHÝ, I.:
    Influence of plasma and cold spray deposited Ti Layers on high-cycle fatigue properties of Ti6Al4V substrates,
    Surface and Coatings Technology, Vol.217, (2013), No.02, pp.23-33, ISSN 0257-8972, Elsevier
    článek v časopise

    Tento článek představuje shrnutí výsledků výzkumu vlivu plazmového a kinetického nanášení biologických vrstev Ti na únavové vlastnosti substrátů Ti6Al4V. Čtyři vyrobené série vzorků (původní, otryskané, s plazmově nanesenou vrstvou, s vrstvou nanesenou studenou kinetizací) byly vystaveny cyklickému ohybu s krakorcovým upnutím a konstantní výchylkou volného konce. Bylo zjištěno, že procedura tryskání významně prodlužuje únavové životy vzorků ve srovnání s původními tělesy (nárůst až 1.81x). Depozice vrstev na tyto tryskané povrchy vedla ke zhoršení únavových charakteristik. Průměrný únavový život vzorků s plazmově nanesenými vrstvami dosáhl 1.16x a vzorků s vrstvami nanesenými studenou kinetizací 0.91x hodnot původních netryskaných vzorků. Pro pochopení kladného efektu technologie tryskání a negativního efektu depozice nástřiků na únavové životy byla uskutečněna řada analýz (chemické, fraktografické, mikrostrukturální) a byly kalkulovány elastické moduly vrstev. Bylo zjištěno, že nástřik pomocí studené kinetizace nezměnil složení původního Ti prášku, kdežto u vrstev deponovaných plazmovým nanášením byla pozorována kompletní transformace na nitridy a oxidy. Vzhledem k rozdílným principům vzniku vrstev a jejich odlišné porozitě byly dále zjištěny zásadní rozdíly v jejich elastických modulech (7.2 GPa u plazmově a 36.7 GPa u kineticky nanesených vrstev). bylo prokázáno, že místa iniciací únavových trhlin a směry jejich šíření v plazmově a kineticky nanesených vrstvách se výrazně odlišují. Na základě získaných poznatků byly v textu navrženy dvě výklady výsledků únavového zatěžování.
  • ČÍŽEK, J.; DLOUHÝ, I.; KURODA, S.; KHOR, K.; KOVÁŘÍK, O.; SIEGL, J.:
    Relating High-Cycle Fatigue Properties and Fractographic Features of Plasma, Warm and Cold Sprayed Materials,
    Proceedings of the 5th Asian Thermal Spray Conference, pp.67-68, (2012), Japan Thermal Spray Society
    článek ve sborníku
    akce: Asian Thermal Spray Conference 2012, Tsukuba, 26.11.2012-28.11.2012

    Tento příspěvek představuje shrnutí výsledků výzkumu vlivu tří různých technologií na vysokocyklovou únavu vzorků a jejich fraktografických analýz. Komerčně dostupný prášek Ti (11-50 um) byl nanesen na ocelové substráty speciální geometrie pomocí technologií plazmového, středně-žárového a studeného kinetického nanášení. Fyzikální a chemické modifikace stříkaného materiálu byly stanoveny pomocí metod SEM a technikami XRD+EDX. Původní nedeponovaná tělesa a tělesa se třemi druhy nástřiků byla posléze vystavena cyklickému ohybovému zatěžování s výchylkou volného konce 4 mm a šíření trhlin v kritické oblasti vzorků bylo monitorováno skrze změny v přirozené rezonanční frekvenci testovaných těles. Zatěžování bylo zastaveno při porušení nosného průřezu vzorků přibližně 40% a počet cyklů v tomto momentě (tzv. "únavový život") byl brán jako ukazatel kvality. Bylo zjištěno, že depozice nástřiků pomocí všech tří technologií výrazně prodloužila odolnost vůči iniciaci a šíření trhlin: ve srovnání s referenční sadou (průměrný únavový život 213 686 cyklů), vzrostly životy těles s plazmovými, středně-žárovými a kinetickými vrstvami o 216%, 337%, a 134%. Tyto změny byly vztaženy k různým fraktografickým jevům pozorovaným ve vzorcích dolomených po únavovém zatěžování.
  • XU, J.; JOGUET, D.; ČÍŽEK, J.; KHOR, K.; LIAO, H.; CODDET, C.; CHEN, W.:
    Synthesis and characterization on atomphospheric plasma sprayed amorphous silica doped hydrxoyapatite coatings,
    Surface and Coatings Technology, Vol.206, (2012), No.22, pp.4659-4665, ISSN 0257-8972, Elsevier
    článek v časopise

    Nástřiky hydroxyapatitu (HA) pomocí plazmového nanášení jsou podrobně studovány pro aplikace na povrchy biomedicínských kovů pro zlepšení propojení a interakce mezi původními tkáněmi a umělými implantáty. V této studii bylo v procesu výroby do roztoku HA přidáno malé množství oxidu křemičitého (~1, 2, 5 váhových%) a tento roztok byl posléze transformován na prášek v rozprašovacím sušáku. Získaný prášek by nastříkán na slitinu Ti-6Al-4V užitím technologie atmosférického plazmového nanášení. Pro zvýšení přilnavosti deponovaných vrstev byly substráty před vlastním nanášením předehřáty plazmou na 250'C. Vlastnosti nanesených vrstev byly zkoumány různými technikami včetně řádkovací elektronové mikroskopie (SEM), rentgenové difrakce (XRD), rentgenové fotoelektronové spektroskopie a Ramanovy spektrometrie. Pomocí univerzálního testovacího systému byla dále hodnocena adhezivní síla deponovaných nástřiků v základním stavu a měřením nano-tvrdosti byl stanoven jejich elastický modul a tvrdost. Výsledky prokázaly že (s použitím předehřevu) přítomnost oxidu křemičitého vedla ke zvýšení tvrdosti, elastického modulu i adhezivní síly nástřiků a že včlenění Si ovlivnilo krystalovou strukturu HA díky výměně kyslíku a křemíku. Dále byla stanovena a diskutována in vitro odezva osteoblastických buněk vzhledem k jejich množení (bujení) a diferenciaci na povrchu nanesených nástřiků.
  • ČÍŽEK, J.; KHOR, K.:
    Role of In-flight Temperature and Velocity of Powder Particles on Plasma Sprayed Hydroxyapatite Coating Characteristics,
    Surface and Coatings Technology, Vol.206, (2012), No.8-9, pp.2181-2191, ISSN 0257-8972, Elsevier
    článek v časopise

    Tento článek představuje systematickou studii procesu tepelného nanášení hydroxyapatitu (HA) zahrnující všechny tři stupně depozice vrstev: primární výrobu a následnou charakterizaci HA prášků (optimalizovaní produkce vedlo k výrobě sférického prášku velikostí 29.29 - 50.51 um s 0.0% obsahem tri-kalcium fosfátů [TCP] a tetra-kalcium fosfátů [TTCP]), hodnocení vlivu vlastností plazmového plamene na letové charakteristiky prášků (byl zjištěn marginální vliv faktoru stříkací vzdálenosti) a vliv teploty a letové rychlosti částic hydroxyapatitu (byly naměřeny rozsahy 2294 K–2708 K a 152 m/s – 291 m/s) na celkové vlastnosti nanesených vrstev. V této studii bylo dále zvoleno šest kombinací systémových parametrů, vedoucích k nízkým-středním-vysokým hodnotám letových parametrů a byly zkoumány charakteristiky vlastnosti šesti odpovídajících nástřiků. Některé dosažené výsledky jsou v přímém rozporu s předchozími publikovanými studiemi. Bylo zjištěno, že letová teplota částic hraje kritickou úlohu pro vývoj škodlivé fáze CaO (zjištěno zvýšení výskytu až 14.6%) a metastabilní fáze TTCP (až 49.5%) v deponovaných vrstvách. Letová rychlost částic ovlivňuje otevřenou porozitu nástřiků (8.8%–27.9%) a má dopad na mikro-tvrdost a elastický modul vrstev (naměřené relativní rozdíly až 2.8krát). Bylo zjištěno, že společné působení obou letových faktorů významně ovlivňuje mikrostrukturu nástřiků a odpovídající hodnoty povrchových drsností (Ra = 7.4–19.4 um). Taktéž morfologie dopadajících částic je ovlivněna oběma faktory - letovou teplotou (dominantní působení) a letovou rychlostí (sekundární faktor) částic HA.