Ústav materiálov má vybudované excelentné pracoviská na prípravu a analýzu materiálov. Väčšinu prostriedkov na nákup nových a jedinečných analytických prístrojov a zariadení získal zo štrukturálnych fondov EU v operačnom programe Veda a Výskum. Vybudované Centrum excelentnosti pre vývoj a aplikáciu progresívnych diagnostických metód v procesoch spracovania kovových a nekovových materiálov – APRODIMET je zamerané na aplikáciu analytických metód využívajúcich najnovšie poznatky z interakcie elektrónového a laserového zväzku s hmotou a špičkových detekčných systémov s vysokou citlivosťou, moderných mechanických postupov a sledovania elektrických a neelektrických veličín. Metódy sú zamerané na hodnotenie špecifických vlastností, prevažne progresívnych kovových a nekovových materiálov. Centrum prispieva ku skvalitneniu výskumnej infraštruktúry nielen v trnavskom regióne, ale aj ku skvalitneniu vzdelávacieho procesu a popularizácii vedy a techniky medzi laickou verejnosťou. Tvoria ho nasledovné laboratóriá: Laboratórium termofyzikálnych meraní a výpočtov je neoddeliteľnou súčasťou vedeckého prístupu k návrhu, analýze a optimalizácii technologických procesov výroby a spracovania progresívnych materiálov využívaním techník fyzikálneho a počítačového modelovania a numerickej simulácie správania sa materiálov, doplnenej o experimentálne stanovené termofyzikálne vlastnosti. Na rozdiel od reálnych experimentov, počítačová simulácia umožňuje detailnejšie skúmať daný jav a sledovať podstatne vyšší počet fyzikálnych veličín vo vzájomných súvislostiach. Na základe kvalitatívneho a kvantitatívneho vyhodnotenia výsledkov je možné predikovať správanie sa materiálov pri rôznych zaťaženiach a okrajových podmienkach, simulujúcich výrobný proces, určiť determinujúce faktory, ovplyvňujúce skúmaný proces a identifikovať príčiny nežiadúcich javov. Na výpočty teplotných polí a deformácií metódami konečných prvkov (MKP) sú potrebné reálne termofyzikálne dáta v širokom teplotnom intervale. Tieto možno zmerať pomocou simultánnej termoanalýzy (kombinácia termogravimetrie, diferenčnej termickej analýza a diferenčnej skenovacej kalorimetrie, prípadne hmotnostnej spektroskopie reaktívnych plynných produktov termického rozkladu). Teplotná rozťažnosť sa meria pomocou dilatometra pracujúcom v teplotnom intervale -160 °C až 2000 °C. Teplotná difuzivita zasa pomocou laserového impulzného analyzátora. Meranie teplotne stimulovaných depolarizačných prúdov od teplôt - 160 °C pri nabíjacom napätí do 250 V, a tiež meranie nízkych elektrických vodivostí v jednosmernom elektrickom poli umožňuje aparatúra na meranie elektrických vlastností. Maximálna teplota merania so zaručenou citlivosťou merania veľkosti elektrického prúdu 10 ÷ 16 A dosahuje pri použitej meracej bunke 400 °C. Tento systém predstavuje dva štandardy pre charakterizáciu polarizačných javov, najmä v polymérnych štruktúrach a sklách, a tiež transportných javov pri keramikách, sklách, polovodičoch a materiálov na báze polymérnych látok. Pre modulárnu a impedančnú spektroskopiu materiálov a rozhraní slúži spektrálny analyzátor s príslušenstvom. Je schopný merať široké spektrum elektrických a dielektrických parametrov vzorky (konduktivitu, rezistivitu, impedanciu, komplexnú permitivitu) pri rôznych frekvenciách elektrického prúdu. Laboratórium je vybavené nasledovnými experimentálnymi zariadeniami a príslušným simulačným SW:
- Simultánny termoanalyzátor s hmotnostným spektrometrom pre teploty 20 až 2000 °C, NETZSCH STA 409 CD/7/403/5/G,
- Vysokoteplotný dilatometer pracujúci v rozsahu -160 až 2000 °C, NETZSCH DIL 402 C/7/G+C75
- Laserový flashový analyzátor na určenie teplotnej difuzivity v intervale teplôt 20 až 2000 °C, NETZSCH LFA 427/7/G,
- Aparatúra na meranie elektrických vlastností so zameraním sa na lineárne ohrevy a teplotné výdrže TSDC Systém CONCEPT 90 s rozšírením o Quatro Cryosystém,
- Spektrálny analyzátor SOLATRON s príslušenstvom,
- Software pre simulačné analýzy deformačných procesov v materiáloch DEFORM,
- Software pre modelovanie a simuláciu tepelných a napäťovo-deformačných stavov materiálov v procesoch tepelného spracovania a zvárania SYSWELD,
- Software na výpočet materiálových vlastností multikomponentných zliatin s termodynamickými databázami JMatPro,
- Databázy termodymanických dát - minerály a karbidy, roztoky a čisté látky, ocele/liatiny Fe, zliatiny Al a ľahké zliatiny, keramické systémy.
Laboratórium koróznych skúšok je vybavené nadštandardnou laboratórnou technikou na zisťovanie úrovne koróznych procesov v kovoch a ich degradácie. Je zamerané najmä na vedecko-výskumné činnosti v oblastiach ochrany kovových materiálov voči korózii a povrchových úprav kovov. Prístrojové vybavenie umožňuje navrhnúť riešenia na zlepšenie stavu technických zariadení, renovačné postupy, projekty protikoróznej ochrany súčiastok i celých konštrukčných celkov. Moderné unikátne zariadenia umožňujú meranie elektrochemických charakteristík, ktorými sa zisťuje okamžitá rýchlosť korózie kovov, náchylnosť na atmosférickú, jamkovú alebo medzikryštálovú koróziu a schopnosť pasivácie v rôznych pracovných prostrediach a mnoho ďalších koróznych vlastností materiálov umožňujúcich správny výber materiálu a pracovného prostredia z hľadiska korózie.
- Zariadenie na potenciostatické skúšky PGU 10V,
- Hmlová komora na testovanie odolnosti proti korózii CorrosionBox 400E,
- Zariadenie na korózne skúšky pod napätím CORTEST.
Laboratórium štruktúrnych analýz je vybavené najmodernejšími mikroskopmi (elektrónové, svetelné a laserové). Rastrovací vysokorozlišovací elektrónový mikroskop s detektormi EDX, WDX a EBSD dokáže identifikovať chemické zloženie a kryštalografické charakteristiky v mikroobjemoch analyzovaných materiálov. Technika „gentle beam“ umožňuje pozorovať aj nevodivé vzorky. Mikroskop je prednostne určený na analýzu povrchových vrstiev kovových a nekovových materiálov v reálnom stave (degradácia, fraktografia), ale aj na materiálografických výbrusoch. Laserový konfokálny mikroskop umožňuje vizualizovať do 3D zobrazenia povrchové vrstvy a kvantifikovať výškové nerovnosti s rozlíšením až 20 nm. Dva laserové zdroje umožňujú analyzovať povrch vzoriek aj vo fluorescenčnom svetle, čím je možné detegovať aj organické látky. Prístroj slúži na analýzu degradovaných povrchov v dôsledku abrazívneho, adhézneho, kavitačného, únavového a korózneho opotrebovania, ako aj na stanovenie drsnosti po aplikácii technologických operácií. RTG difraktometer je zameraný prednostne na výskum vplyvu vonkajších parametrov a technologických postupov na kvalitatívne a kvantitatívne charakteristiky štruktúrnych zložiek s dôrazom na hodnotenie vnútorných a vonkajších deformácií kryštálovej mriežky, a to tak vplyvom redistribúcie atómov, ako aj v dôsledku tepelných, tepelno-deformačných, koróznych, tribologických a fyzikálno-chemických účinkov vonkajšieho prostredia. Jedná sa predovšetkým o určovanie úrovní zvyškových napätí v hĺbkovom profile tepelne spracovaných dielcov, štruktúrne spresnenia nových a modifikovaných fáz s prihliadnutím na v súčasnosti riešené projekty UMAT, stanovenie veľkosti oblastí koherentného rozptylu, textúrne analýzy deformovaných a liatych systémov. Súčasťou bude vysokoteplotná komora na in situ analýzu materiálových komplexov. Difraktometer je vybavený špičkovými detekčnými systémami, ktoré zvyšujú citlivosť, rozlíšiteľnosť a rýchlosť merania. Súčasťou sú databázy difrakčných a kryštalografických dát. Zoznam všetkých analytických prístrojov a pomocných zariadení je uvedený nižšie:
- Vysokorozlišovací rastrovací elektrónový mikroskop JEOL 7600F s analyzátormi EDX, WDX a EBSD,
- Transmisný elektrónový mikroskop Philips CM 300 s LaB6 a digitálnou kamerou GATAN SC 200 Orius,
- Laserový konfokálny mikroskop ZEISS LSM 700,
- Multifunkčný RTG difraktometer PanAnalytical EMPYREAN pre fázové analýzy v teplotnom intervale 20 až 1100 °C,
- Guľový planétový mikromlyn FRITSCH, model PULVERISETTE 7,
- Ultrazvukový vyrezávač diskov Gatan,
- Zariadenie na prípravu vzoriek pre EBSD (Cross Section Polisher – CP) JEOL SM-09010_CP.
Laboratórium povlakovania, tepelného spracovania a mechanických skúšok je koncipované tak, aby bolo možné vytvoriť vhodné experimentálne materiály so špecifickou štruktúrou povrchových vrstiev a tiež definovanou štruktúrou v jadre. Ide predovšetkým o povlaky vytvorené procesmi PVD, ale aj klasickými metódami cementácie, nitrocementácie, karbonitridácie a nitridácie. Súčasťou laboratória je aj zariadenie na skúšanie mechanických vlastností kovových a nekovových materiálov podľa platných noriem (STN EN ISO 7500-1, DIN 51220, DIN 51221, STN EN 6892, DIN 51223, DIN 51227, ASTM E-4, VDE 0113, ISO 5893) a ostatných medzinárodných štandardov. Maximálna zaťažovacia sila je 250 kN. Súčasťou prístroja je aj teplotná komora do 1000 °C. Inštrumentované rázové kyvadlové kladivo umožňuje merať rázovú energiu zo závislosti sily a priehybu skúšobného telesa podľa STN EN ISO 14556 a rovnako aj v súlade s normou STN EN ISO 148-1. Maximálna rázová energia tohto zariadenia je 300 J. Na meranie je možné použiť inštrumentovaný a neinštrumentovaný brit. Vysokorýchlostná snímacia kamera zaznamenáva priebeh deformácie na vonkajšej strane skúšobnej vzorky. Vzorky možno testovať v intervale od - 70 až do + 270 (+500) °C. Typové označenie jednotlivých zariadení je uvedené nižšie:
- Povlakovacie zariadenie Platit PI 80 + DLC na vytváranie povlakov TiN, AlTiN, CrN, AlCrN, atď.,
- Multifunkčná laboratórna pec LAC určená na nitridáciu, cementáciu a nitrocementáciu,
- Skúšobný stroj LABORTECH LabTest 5.250 Sp1,
- Inštrumentované rázové kyvadlové kladivo CHK-300.
- Oblúková taviaca pec pre malé množstvá materiálov
- Indukčná taviaca pec