|
|
Mikrostruktura, její stabilita a únavové vlastnosti ultrajemnozrnné mědi připravené metodou ECAP
Navrátilová, Lucie ; Konečná, Radomila (oponent) ; Obrtlík, Karel (oponent) ; Kunz, Ludvík (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá únavovými vlastnostmi a stabilitou struktury ultrajemnozrnné (UFG) mědi připravené intenzivní plastickou deformací metodou „equal channel angular pressing“ (ECAP). Byl sledován vliv různých zatěžovacích režimů a teplotní expozice na vývoj mikrostruktury, experimentálně byly stanoveny křivky únavové životnosti pro jednotlivé způsoby zatěžování, byla zkoumána lokalizace cyklické plastické deformace a mechanismus iniciace únavových trhlin. Z naměřených výsledků vyplývá, že při zatěžování v režimu řízené síly v symetrickém i asymetrickém cyklu si struktura zachovává ultrajemnozrnný charakter. Zatěžování v režimu řízené amplitudy plastické deformace vede k vytváření bimodální struktury. K vytváření bimodální struktury vede i teplotní zatěžování od teploty 250 °C po dobu 30 minut. Žíhání na nižších teplotách po různou dobu nevede k hrubnutí struktury. Během únavového zatěžování vzniká na povrchu zkušebních těles povrchový reliéf ve formě skluzových pásů. Pro jednotlivé způsoby zatěžování se liší jejich hustota, rozložení a tvar na povrchu zkušebních těles. Byly prokázány rozdíly v mechanismu iniciace únavových trhlin v nízkocyklové a ve vysokocyklové oblasti. Společným rysem však je, že v místě výskytu skluzových pásů ani v okolí trhlin nebylo pozorováno hrubnutí struktury.
|
|
|
Vliv plasmové nitridace na únavovou životnost vysocepevných ocelí při biaxiálním zatěžování
Major, Štěpán ; Kohout, Jan (oponent) ; Růžička,, Milan (oponent) ; Obrtlík, Karel (oponent) ; Pokluda, Jaroslav (vedoucí práce)
Tato práce se věnuje únavové životnosti vzorků, vyrobených z vysocepevné oceli s nitridovanou vrstvou a bez ní. Vzorky byly podrobeny soufázové kombinaci ohybu a krutu. Práce je zaměřena na tři druhy problémů. Za prvé byl studován vztah mezi únavovou životností a přítomností povrchové vrstvy. V této práci bylo jednoznačně prokázáno, že přítomnost povrchové vrstvy má pozitivní vliv na únavovou životnost v oblasti vysokocyklové únavy. Zároveň byla analyzována jednotlivá únavová kritéria a posuzována jejich efektivita. Nejlepší kritéria jsou Marinovo a Matakovo.Druhým cílem této práce bylo posouzení vztahu mezi součinitelem namáhání ( je amplituda ohybového namáhání a amplituda namáhání v krutu) a topografií lomového povrchu v oblasti vysokocyklové únavy. Vlastnosti lomového povrchu byly kvantifikovány pomocí množství parametrů drsnosti. Mnoho parametrů drsnosti prudce roste nad kritickou hodnotou se součinitelem namáhání zc = 0,5. Posledním cílem této práce byla fraktografická analýza trhlin typu rybí oko, které byly generovány v nitridovaných vzorcích.
|
|
|
Short Crack Growth in Materials for High Temperature Applications
Mazánová, Veronika ; Obrtlík, Karel (oponent) ; Krupp, habil Ulrich (oponent) ; Polák, Jaroslav (vedoucí práce)
: Advanced highly-alloyed austenitic stainless steel Sanicro 25 based on Fe-Ni-Cr matrix was studied under the conditions of low cycle fatigue at room temperature and at elevated temperature of 700 °C. Several state-of-the-art experimental techniques were used to investigate the mutual effects of alloy composition, microstructural changes and deformation mechanisms, which determine the overall damage resistance of the material. The main effort has been focused on the fatigue crack initiation and the short crack growth, two stages which play an essential role in the resulting fatigue life of the material in the service. • The internal deformation mechanisms were correlated with the evolution of the surface relief in the form of persistent slip markings. It was found that the high planar character of the dislocation slip causes the high cyclic plastic strain localization into the persistent slip bands and thus the early Stage I crack nucleation associated with the presence of the persistent slip markings in all studied samples. The twin boundary cracking was found to be related to the presence of the persistent slip marking along the surface trace of twin boundary as well. • The intergranular crack initiation was observed only rarely at high strain amplitude loading. It was found to be related to the presence of the persistent slip markings at the grain boundary. Owing to high number of local incompatibilities at the grain boundary caused by the shape of the persistent slip markings the grain boundary cracks under the external tensile loading. • The crack growth mechanisms of natural short cracks were studied on the samples subjected both to low and high strain amplitude cycling. The role of microstructure was analysed using experimental techniques and discussed. • The crack growth rates of the longest cracks were measured on the samples with a shallow notch. The results were analysed using the fracture mechanics approaches based both on amplitude of KI and of J-integral as well as on the plastic strain amplitude. All approaches were discussed in the relation to the Manson-Coffin fatigue life curve. The simple power law of the short crack growth based on the plastic strain amplitude shows very good correlation to the fatigue life law. • In the case of cycling at elevated temperature the role of oxidation was studied. The brittle cracking of the oxidized grain boundaries was found to play a major role in the early stages of crack nucleation. Later the crack growth path changes to be preferentially transgranular. The crack growth path is very similar to that studied in room temperature cycling.
|
|
|
Vývoj povrchového reliéfu u lité niklové superslitiny In738LC po nízkocyklové únavě za pokojové teploty
Samek, Petr ; Obrtlík, Karel (oponent) ; Juliš, Martin (vedoucí práce)
Nízkocyklová únava je důležitým hodnotícím parametrem u součástí z materiálů, které jsou během svého provozu vystaveny náhodnému střídavému napětí, které je dané teplotními výkyvy při provozu nebo odstávkách např. leteckých motorů. Zkoušky nízkocyklové únavy byly provedeny na vzorcích superslitiny Inconel 738LC při stálé pokojové teplotě 23°C. Samotný experiment probíhal v určitých intervalech skládajících se ze samotného cyklování a pozorování změn povrchového reliéfu pomocí světelné a elektronové mikroskopie. Na tomto materiálu byl již v ranném stádiu nízkocyklové únavy pozorován výrazný povrchový reliéf. Bylo provedeno srovnání naměřených výsledků v rámci různých pozorovacích metod.
|
|
|
Termomechanická a izotermická únava povrchově upravené niklové superslitiny
Šulák, Ivo ; Pantělejev, Libor (oponent) ; Polák, Jaroslav (oponent) ; Obrtlík, Karel (vedoucí práce)
Systémy tepelných bariér na bázi oxidu zirkoničitého stabilizovaného oxidem ytritým patří mezi komerčně nejrozšířenější povrchové úpravy nacházející praktické uplatnění v leteckých motorech a pozemních energetických turbínách. Účelem tepelných bariér je primárně ochrana substrátu před působením vysokých teplot a rovněž zvýšení jeho oxidační odolnost. V současné době v relaci k poměrně častým sopečným erupcím a zvyšující se intenzitě letecké dopravy v pouštních oblastech je upírána pozornost směrem k novým povlakům, které budou odolávat tzv. CMAS poškození a zároveň budou splňovat nejpřísnější požadavky leteckého průmyslu. Speciálně pro tuto práci byly vyvinuty dva nové experimentální povlaky sestávající ze tří na sebe navazujících vrstev, z nichž svrchní dvě tvoří tepelně izolační keramický povlak. U první varianty povlaku použitého pro izotermické zkoušky je nejsvrchnější vrstva tvořena směsí mullitu a hexacelsianu v poměru 70/30 hm. %. Druhý typ nejsvrchnějšího povlaku, který byl použit pro termomechanické zkoušky, tvořila směs Al6Si2O13 + MgAl2O4 + BaCO3. Na svrchní vrstvy povlaku navazuje komerčně nejvyužívanější oxidem ytritým stabilizovaný oxid zirkoničitý. Metalický povlak, který je přímo deponovaný na substrát niklové superslitiny MAR-M247 je na bázi CoNiCrAlY a plní kompenzační funkci mezi mechanickými vlastnosti niklové superslitiny a svrchního keramického povlaku. Systém tepelné a environmentální bariéry byl deponován technologií plasmatického nástřiku (APS). Hlavním cílem této práce bylo hodnocení vlivu nově vyvinuté tepelné a environmentální bariéry, která má vysoký potenciál při ochraně povrchu komponent v agresivním prostředí, na izotermické a termomechanické únavové chování niklové superslitiny MAR-M247. Únavové zkoušky byly provedeny nejprve na nepovlakovaném materiálu a následně na povlakované superslitině v režimu řízení deformace s konstantní amplitudou celkové deformace. Byly zaznamenány křivky zpevnění/změkčení, cyklické deformační křivky a křivky životnosti v reprezentaci amplitudy celkové deformace, amplitudy plastické deformace a amplitudy napětí na počtu cyklů do lomu. Mikrostrukturní analýza superslitiny MAR-M247 a nových experimentálních povlaků byla provedena ve skenovacím elektronovém mikroskopu. Byla identifikována místa iniciace a byl popsán proces šíření únavových trhlin. Dislokační struktury povlakované i nepovlakované superslitiny byly studovány v transmisním elektronovém mikroskopu. Hlavním přínosem této dizertační práce jsou zjištěné parametry nízkocyklové únavy povlakované a nepovlakované superslitiny MAR-M247 a identifikace mechanizmů poškození pro jednotlivé druhy zatěžování. Dosažené výsledky umožní přesnější odhady zbytkové životnosti součásti a bezpečnější provoz vysokoteplotních zařízení.
|
|
|
Současné působení únavy a creepu u Ni superslitin a slitiny TiAl
Šmíd, Miroslav ; Věchet, Stanislav (oponent) ; Kunz, Ludvík (oponent) ; Obrtlík, Karel (vedoucí práce)
Cílem této doktorské práce bylo studium vlivu 10-ti minutových prodlev na chování a vlastnosti pokročilých vysokoteplotních materiálů při nízkocyklové únavě. Experimentální materiály použité v této práce jsou litá niklová superslitina IN792-5A a litá intermetalická slitina TiAl-7Nb. Únavové zkoušky byly provedeny v řízení deformace s konstantní amplitudou celkové deformace a rychlostí deformace. Superslitina IN792-5A byla podrobena cyklickému zatěžování bez prodlev a cyklickému zatěžování s tahovými nebo tlakovými prodlevami při teplotě 800 °C. Materiál TiAl-7Nb byl cyklicky zatěžován bez prodlev a také s tahovými prodlevami při teplotě 750 °C. Byly naměřeny křivky zpevnění/změkčení, cyklické deformační křivky, Mansonovy-Coffinovy křivky a Basquinovy křivky únavové životnosti. Během prodlev byl zaznamenáván průběh relaxace napětí. Během cyklování s prodlevami byl dokumentován vývoj středního napětí. Mikrostruktura obou slitin byla studována v SEM a TEM před zatěžováním a po cyklickém zatěžování. Pozorování povrchového reliéfu odhalilo lokalizaci cyklické plastické deformace stejně jako místa iniciace únavových trhlin. Šíření únavových trhlin bylo popsáno na základě pozorování lomových ploch a podélných řezů měrné délky. Dislokační struktury vzniklé v průběhu zatěžování byly studovány a popsány.
|
|
|
Únavové chování hořčíkových slitin AZ31 a AZ61 po korozní degradaci
Horynová, Miroslava ; Vojtěch, Dalibor (oponent) ; Obrtlík, Karel (oponent) ; Podrábský, Tomáš (vedoucí práce)
Dizertační práce je zaměřená na hodnocení vlivu korozní expozice v 5% solné mlze na únavové chování slitin AZ31 a AZ61 vyrobených metodou squeeze casting. V práci je hodnocena mikrostruktura a základní mechanické vlastnosti slitin, u slitiny AZ61 je provedena optimalizace tepelného zpracování na základě mikrostrukturních a mechanických charakteristik. U všech tří typů materiálu pak byla hodnocena hloubka korozního napadení, rychlost a mechanismus koroze. Na únavových zkušebních tělesech po korozní expozici 480 a 1000 hodin byl hodnocen vliv koroze na únavové chování jednotlivých slitin srovnáním s daty získanými na hladkých zkušebních tělesech. Na hladkých únavových zkušebních tělesech i tělesech po korozní expozici byla provedena fraktografická analýza. Na závěr byl zhodnocen vliv množství a způsobu vyloučení hliníku na korozní a únavové chování testovaných slitin.
|
|
|
Stanovení zkrácených cyklických deformačních křivek superslitiny Inconel 738LC při zvýšených teplotách
Šmíd, Miroslav ; Obrtlík, Karel (oponent) ; Petrenec, Martin (vedoucí práce)
Na válcových vzorcích z lité polykrystalické superslitiny Inconel 738LC byly provedeny cyklické testy v módu řízení celkové deformace s cílem získat zkrácené cyklické deformační křivky pomocí metody postupného nárůstu amplitudy deformace. Testy proběhly za teplot 23, 500, 700, 800 a 900 °C v laboratorní atmosféře. Během únavového zatěžování zkušebních tyčí byly získány křivky cyklického zpevnění-změkčení. V závislosti na amplitudě a teplotě se jejich průběh lišily. Vyhodnocené cyklické deformační křivky jsou s rostoucí teplotou posunovány do nižších amplitud napětí. Povrchový reliéf vzorků byl pozorován pomocí SEM a metalografie optickým mikroskopem. Skluzové stopy byly studovány na vzorku zatěžovaném při teplotách 23 a 700 °C. Napěťově–deformační odezva je porovnána a diskutována ve vztahu k pozorování povrchu – perzistentním skluzovým stopám.
|
|
|
Effect of casting conditions and heat treatment on high temperature low cycle fatigue performance of nickel superalloy Inconel 713LC
Šulák, Ivo ; Obrtlík, Karel ; Hrbáček, Karel
The present work is focused on the study of high temperature low cycle fatigue behaviour of Inconel 713LC produced by a vibratory investment casting (VIC) in as-cast conditions and in the condition after heat treatment (HT) consisting of hot isostatic pressing (HIP) followed by precipitation hardening. Low cycle fatigue tests were carried out on cylindrical specimens in symmetrical push-pull cycle under strain control with constant total strain amplitude and strain rate at 800 °C in air. Hardening/softening curves and fatigue life curves of both materials were assessed and compared with data of Inconel 713LC produced by a conventional investment casting (CIC). Cyclic hardening can be observed in the high amplitude domain while saturated stress response is apparent for low amplitude cycling for all material batches. Data presented in Basquin representation show an increase in fatigue life of both VIC batches compared to the CIC batch, however, no effect of HT on fatigue life of Inconel 713LC produced by VIC was observed. In contrast, the heat treated Inconel 713LC demonstrates slightly higher fatigue life in Coffin-Manson representation. The microstructure of both superalloys was studied by means of scanning electron microscopy (SEM). The microstructure of superalloy is characterized by dendritic grains with casting defects. It comprises the γ matrix, cubic γ´ precipitates, eutectics and carbides. The effect of the VIC and HT on fatigue performance and microstructure of Inconel 713LC is discussed.
|
|
|
Termomechanická a izotermická únava povrchově upravené niklové superslitiny
Šulák, Ivo ; Pantělejev, Libor (oponent) ; Polák, Jaroslav (oponent) ; Obrtlík, Karel (vedoucí práce)
Systémy tepelných bariér na bázi oxidu zirkoničitého stabilizovaného oxidem ytritým patří mezi komerčně nejrozšířenější povrchové úpravy nacházející praktické uplatnění v leteckých motorech a pozemních energetických turbínách. Účelem tepelných bariér je primárně ochrana substrátu před působením vysokých teplot a rovněž zvýšení jeho oxidační odolnost. V současné době v relaci k poměrně častým sopečným erupcím a zvyšující se intenzitě letecké dopravy v pouštních oblastech je upírána pozornost směrem k novým povlakům, které budou odolávat tzv. CMAS poškození a zároveň budou splňovat nejpřísnější požadavky leteckého průmyslu. Speciálně pro tuto práci byly vyvinuty dva nové experimentální povlaky sestávající ze tří na sebe navazujících vrstev, z nichž svrchní dvě tvoří tepelně izolační keramický povlak. U první varianty povlaku použitého pro izotermické zkoušky je nejsvrchnější vrstva tvořena směsí mullitu a hexacelsianu v poměru 70/30 hm. %. Druhý typ nejsvrchnějšího povlaku, který byl použit pro termomechanické zkoušky, tvořila směs Al6Si2O13 + MgAl2O4 + BaCO3. Na svrchní vrstvy povlaku navazuje komerčně nejvyužívanější oxidem ytritým stabilizovaný oxid zirkoničitý. Metalický povlak, který je přímo deponovaný na substrát niklové superslitiny MAR-M247 je na bázi CoNiCrAlY a plní kompenzační funkci mezi mechanickými vlastnosti niklové superslitiny a svrchního keramického povlaku. Systém tepelné a environmentální bariéry byl deponován technologií plasmatického nástřiku (APS). Hlavním cílem této práce bylo hodnocení vlivu nově vyvinuté tepelné a environmentální bariéry, která má vysoký potenciál při ochraně povrchu komponent v agresivním prostředí, na izotermické a termomechanické únavové chování niklové superslitiny MAR-M247. Únavové zkoušky byly provedeny nejprve na nepovlakovaném materiálu a následně na povlakované superslitině v režimu řízení deformace s konstantní amplitudou celkové deformace. Byly zaznamenány křivky zpevnění/změkčení, cyklické deformační křivky a křivky životnosti v reprezentaci amplitudy celkové deformace, amplitudy plastické deformace a amplitudy napětí na počtu cyklů do lomu. Mikrostrukturní analýza superslitiny MAR-M247 a nových experimentálních povlaků byla provedena ve skenovacím elektronovém mikroskopu. Byla identifikována místa iniciace a byl popsán proces šíření únavových trhlin. Dislokační struktury povlakované i nepovlakované superslitiny byly studovány v transmisním elektronovém mikroskopu. Hlavním přínosem této dizertační práce jsou zjištěné parametry nízkocyklové únavy povlakované a nepovlakované superslitiny MAR-M247 a identifikace mechanizmů poškození pro jednotlivé druhy zatěžování. Dosažené výsledky umožní přesnější odhady zbytkové životnosti součásti a bezpečnější provoz vysokoteplotních zařízení.
|
host ::
RSS.