|
|
Powder Metallurgy of Hybrid Materials for Advanced Applications
Kozlík, Jiří ; Stráský, Josef (vedoucí práce) ; Kim, Hyoung Seop (oponent) ; Novák, Pavel (oponent)
Prášková metalurgie hybridních materiálů pro pokročilé aplikace Sintrování elektrickým proudem (FAST) je univerzální metoda pro kompaktizaci prášků, která ohřívá materiál pomocí procházejícího elektrického proudu. Běžně se používá pro sintrování kovových materiálů, ovšem většinou s využitím předslitin jako výchozích prášků. Cílem disertační práce je prozkoumat možnosti metody FAST pro sintrování kompozitních materiálů a pro přípravu slitin z elementárních prášků v následujících oblastech: 1. Příprava strukturovaných kompozitů 2. Kompaktizace a precipitační žíhání v rámci jednoho sintrovacího cyklu (in-situ žíhání) 3. Rychlé prototypování slitin ze směsi elementárních prášků 4. Efektivní experimentální meření víceprvkových fázových diagramů Byl vyroben strukturovaný kompozit Al6061 + Ti-6Al-4V, kvůli malým rozměrům mřížky však došlo k problémům s pronikáním prášku dovnitř. Mechanické zkoušky tak bylo možno provést pouze pomocí tříbodového ohybu. Nevyžíhaný kompozit dosáhl větší pevnosti než nevyžíhaná slitina Al6061 bez výztuže, ale ve vyžíhaném stavu došlo k brzkému lomu. Pro výrobu strukturovaných kompozitů se metoda FAST nezdá jako příliš vhodná. Z elementárních prášků byla vyrobena slitina Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr ve formě dlouhé, plně kompaktní tyče. Celý proces...
|
|
|
The effect of spark plasma sintering on the porosity and mechanical properties of Ti-15Mo alloy
Terynková, A. ; Kozlík, J. ; Bartha, K. ; Chráska, Tomáš ; Dlabáček, Zdeněk ; Stráský, J.
Metastable β-titanium alloys are receiving much interest for various applications such as aircraft industry and medicine thanks to their excellent mechanical properties and biocompatibility. The common way of preparing the titanium alloys is hindered by its production costs. Powder metallurgy (PM) approach is a promising route for cost-effective fabrication of titanium alloys due to possibility of near net shaping. In this study, binary biomedical Ti-15Mo alloy was prepared by PM. Gas atomized powder was sintered by spark plasma sintering (SPS) above the β-transus temperature of the studied alloy. The compaction of the powders was accomplished by short-time sintering. The effect of the time of sintering on the porosity and the microhardness in centre part as well as in periphery part of the sample was investigated. The samples revealed significant inhomogeneity the porosity increases with the distance from the centre of the specimen. With increasing sintering times the porosity decreases and simultaneously the microhardness increases.
|
|
|
Microstructure of commercially pure titanium after cryogenic milling and spark Plasma sintering
Kozlík, J. ; Harcuba, P. ; Stráský, J. ; Chráska, Tomáš ; Janeček, M.
Commercially pure titanium was prepared by advanced powder metallurgy methods with the aim to produce the ultra-fine grained material. Cryogenic attritor milling was used as a first step to refine the microstructure at liquid argon temperatures to suppress recovery and dynamic recrystallization. Spark plasma sintering was subsequently employed to produce bulk material, exploiting its ability to achieve fully dense structure in short time and thus to reduce the grain growth. In order to understand the undergoing microstructural changes during the process, detailed investigation was performed after each preparation step. Powder morphology was changed significantly after milling, while particle fragmentation was only limited. Grain size after sintering was in micrometer scale, relatively independent of sintering conditions.
|
|
|
Microstructure and Texture of Titanium Prepared by Powder Metallurgy
Kozlík, Jiří ; Stráský, Josef (vedoucí práce) ; Chráska, Tomáš (oponent)
Komerčně čistý titan byl připraven jako objemový materiál pomocí práškové metalurgie, konkrétně pomocí kryogenního mletí a sintrování elektrickým prou- dem, s cílem připravit ultrajemnozrnný materiál se zvýšenou pevností. Mikro- struktura prášků po mletí byla detailně zkoumána pomocí transmisního EBSD - nové metody, která umožnila první přímé pozorování textury uvnitř částic. Tato textura je podobná textuře po válcování díky podobnosti deformačních mecha- nismů. V prášku byla pozorována zrna s velikostí pod 100 nm. Vliv parametrů sintrování na vlastnosti materiálu byl studován pomocí skeno- vací elektronové mikroskopie včetně EBSD, rentgenové difrakce a pomocí měření mikrotvrdosti. Byl odhalen kompromisní vztah mezi porozitou a velikostí zrna - zcela neporézní materiál s ultrajemnozrnnou strukturou není možné připravit. Zvýšený obsah kyslíku je hlavním faktorem přispívajícím ke zpevnění materiálu, zatímco porozita má značně nepříznivý vliv na mechanické vlastnosti. Textura prášku byla za- chována i v sintrovaném materiálu. Možnost stabilizace ultrajemnozrnné struktury mechanickým legováním Ti s oxi- dem ytritým byla studována se smíšenými výsledky. Stabilizace byla úspěšná,...
|
|
|
Titan a slitiny titanu připravené kryogenním mletím
Kozlík, Jiří ; Stráský, Josef (vedoucí práce) ; Janeček, Miloš (oponent)
Ultrajemnozrnné materiály jsou v současnosti intenzivně zkoumány, neboť vykazují ve srovnání s hrubozrnnými materiály lepší mechanické vlastnosti. Kryogenní mletí je jednou z metod, které umožňují tyto materiály vyrobit. Titanový prášek byl zpracován kryogenním mletím v kapalném dusíku a argonu a následně kompaktizován metodou sintrování elektrickým proudem. V této práci byl zkoumán vliv podmínek mletí (kapalný dusík vs. kapalný argon, materiál kuliček, doba a rychlost mletí, přidání kyseliny stearové) na velikost a tvar částic, kontaminaci a mechanické vlastnosti. Obecně nedošlo ke zjemnění částic prášku, jejich tvar se však výrazně změnil. Použití kapalného dusíku jako chladicího média vede k silné kontaminaci výsledného materiálu, jeho vytvrzení a zkřehnutí. Kyselina stearová brání svařování částic během mletí a zvyšuje jeho efektivitu. Aby nekontaminovala výsledný materiál, lze ji před sintrováním odstranit acetonem. Mikrotvrdost se zvýšila v závislosti na efektivitě mletí (v kapalném argonu) z původních 178 HV na 200-300 HV. Při tlakových zkouškách bylo pozorováno zvýšení meze kluzu i meze pevnosti při zachování tvárnosti. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
THE INVESTIGATION OF AN Al7075 ALLOY PREPARED BY SPARK PLASMA SINTERING OF MILLED POWDERS
Molnárová, O. ; Málek, P. ; Nemeth, G. ; Kozlík, J. ; Lukáč, František ; Chráska, Tomáš ; Cinert, Jakub
Atomized powder of an Al7075 alloy was high energy ball milled at room and cryogenic temperatures and compacted by spark plasma sintering (SPS) method. The influence of processing parameters on phase composition and microstructure was studied by X-ray diffraction, light and scanning electron microscopy. The mechanical properties were characterized by microhardness measurements. The atomized powder contained a large volume fraction of intermetallic phases located predominantly in continuous layers separating cells or dendrites in the interior of individual powder particles. Consolidation by SPS destroyed partially this morphology and replaced it by individual particles located at boundaries of original powder particles, at cell boundaries or arranged in chains in previous dendritic regions. High energy milling destroyed most intermetallic particles and enriched the matrix by solute atoms. The high deformation energy introduced into the powder during milling enhanced microhardness up to 220 HV. Consolidation of milled powders by SPS led to the formation of very fine-grained structure with the grain size even below 1 μm and with the fraction of high-angle boundaries about 0.9. Two main types of heterogeneously distributed precipitates were found. The irregularly shaped precipitates with a size about 1 μm seemed to encompass areas with rod like nano-precipitates in most samples. A drop in microhardness to 118HV was observed after SPS, predominantly due to a release of introduced deformation energy.
|
host ::
RSS.