|
|
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.
|
|
|
Únavové vlastnosti niklové superslitiny IN738LC s AlSi vrstvou za teploty 800 °C
Hlavnička, Radek ; Juliš, Martin (oponent) ; Hutařová, Simona (vedoucí práce)
Tato práce posuzuje vliv nanesené ochranné AlSi vrstvy na únavové vlastnosti základního materiálu, kterým je niklová slitina Inconel 738 LC. Ochranná vrstva je vyrobena žárovým plazmatickým nástřikem s následným tepelným zpracováním. Pozornost je věnována hodnocení mikrostruktury základního materiálu a vrstvy, dále měření tloušťky a mikrotvrdosti vrstvy po samotném žárovém nástřiku a také po aplikovaném tepelném zpracování. Únavové vlastnosti jsou posuzovány zejména na základě hodnocení lomových ploch a únavových trhlin po zkouškách nízkocyklové únavy prováděné při 800 °C.
|
|
|
High Temperature Deformation Mechanisms
Heczko, Milan ; Gröger,, Roman (oponent) ; Spätig, Philipp (oponent) ; Kruml, Tomáš (vedoucí práce)
Two advanced highly-alloyed austenitic steels based on the Fe-Ni-Cr matrix were studied in conditions of low cycle fatigue both at room and elevated temperature. Extensive set of experimental and characterization tools was used for the investigation of inter-related effects of alloys composition, microstructure, deformation mechanisms and overall material response under load. Key mechanisms and factors determining mechanical properties and performance in the service were analysed and discussed in the relation to the materials design. • Standard fatigue experiments were performed at room temperature and at 700°C. Cyclic hardening/softening curves, cyclic deformation stress-strain curves, Coffin-Manson and Wöhler fatigue life curves were determined. • Various characterization techniques of electron microscopy were used to study changes of the microstructural state of the alloys due to the cyclic loading at room and elevated temperatures. • Fatigue behaviour, strength and cyclic plastic response of studied materials were explained in relation to the microstructure and microstructural aspects of deformation mechanisms both at room and elevated temperatures. • It was found that Sanicro 25 exhibits the highest high temperature strength of all alloys from the same class. Its extraordinary properties are related to the two nanoparticle populations, Cu-rich coherent precipitates and dispersoid-like MX nanoparticles, which play fundamental role in the determination of strength and overall cyclic response. As a result of pinning effects and associated obstacles, dislocation motion in this alloy is significantly retarded preventing formation of substructures with lower stored internal energy. With recovery heavily suppressed, forest dislocation strengthening supported by precipitation and solid solution hardening, leads to the remarkable increase of cyclic strength at elevated temperatures.
|
|
|
Nízkocyklová únava niklové superslitiny IN713LC s TBC vrstvou za vysokých teplot
Machala, Jan ; Čelko, Ladislav (oponent) ; Juliš, Martin (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá nízkocyklovou únavou niklové superslitiny IN713LC s aplikovanou TBC bariérou za vysoké teploty. Teoretická část práce je rozdělena do čtyř částí. První je zaměřena na popis únavového poškození. Druhá poskytuje základní charakteristiku niklových superslitin. Třetí část popisuje nejdůležitější používané ochranné povrchové vrstvy - difúzní vrstvy a tepelné bariéry a poslední čtvrtá vliv těchto vrstev na únavové vlastnosti. Experimentální část je zaměřena na vyhodnocení zkoušek nízkocyklové únavy a na objasnění mechanismu iniciace a šíření únavových trhlin. Únavové vzorky pro experimentální část práce byly připraveny metodou přesného lití pomocí vytavitelného modelu. TBC bariéra byla aplikovaná technologií atmosférického plazmatického nástřiku a skládá ze dvou subvrstev - spodní vazebné vrstvy typu CoNiCrAlY a horní keramické vrstvy typu YSZ. Zkoušky nízkocyklové únavy proběhly v režimu řízené deformace při teplotě 900°C. Fraktografické hodnocení lomových ploch bylo provedeno s použitím světelné a elektronové mikroskopie. Byl určen vliv aplikované bariéry na únavovou životnost - parametry Manson-Coffinovy a Basquinovy křivky. Dále byla získána cyklická deformační křivka, křivky změkčení/zpevnění a byl určen tranzitní počet cyklů. Získané parametry a hodnoty z únavových zkoušek byly porovnány s dostupnými daty z únavových zkoušek superslitiny IN713LC bez aplikované vrstvy a s aplikovanou difúzní vrstvou typu AlSi za vysokých teplot. V rámci fraktografického hodnocení byly stanoveny místa iniciace na lomových plochách a diskutován vliv aplikované vrstvy na iniciaci a šíření únavových trhlin. Pomocným nástrojem bylo hodnocení podélných řezů pomocí rastrovací elektronové mikroskopie.
|
|
|
Výpočtová analýza pevnosti a životnosti turbínových lopatek
Polzer, Stanislav ; Suchánek, Miroslav (oponent) ; Janíček, Přemysl (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá závěsem posledního stupně parní turbíny. Cílem první části je provedení deformačně – napěťové analýzy současné geometrie pomocí mkp a programu ANSYS. A to jak pro monotónní zatěžování, tak pro cyklické. Za podstatné považuji sestavení dílčích modelů spolu s upozorněním na problémy, které bylo třeba řešit. K sestavení modelu materiálu byly provedeny tahové zkoušky a jejich výsledky zpracovány. Dále byly naplánovány a provedeny zkoušky nízkocyklové únavy, v rámci sestavování modelu mezních stavů. Po provedení výpočtu a rozboru výsledků je navrženo několik změn v geometrii s cílem zlepšení napěťově – deformačních poměrů v závěsu. Na závěr je předložen návrh dalšího postupu
|
|
|
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.
|
|
|
Early Stages of Fatigue Damage of Steels for Fusion Energetics
Kuběna, Ivo ; Spätig, Philippe (oponent) ; Lukáš, Petr (oponent) ; Kruml, Tomáš (vedoucí práce)
The main aim of the thesis is to explain fatigue behaviour of the ODS Eurofer steel, 14Cr ODS ferritic steel produced in the CEA (Commissariat a l’énergie atomique, Saclay, France) and 14Cr ODS ferritic steel produced in the EPFL (École Polytechnique Fédérale de Laussane, Switzerland). The results are compared with non–ODS variant of Eurofer steel, if possible. This work is part of a wide collaboration coordinated by the EFDA (European Fusion Development Agreement) on development of structural materials for future fusion reactors. The following experiments were carried out: • Standard fatigue experiments were performed at room temperature, at 650 and at 750 . Cyclic hardening/softening curves, cyclic deformation stress–strain curves, Coffin–Manson curves and Wöhler curves were measured. Detailed analysis of hysteresis loops was performed. • The microstructure of the as–received state was studied by TEM and compared with the microstructure after fatigue loading in order to reveal microstructural changes due to fatigue loading. • Surface roughening due to cyclic plastic localisation was observed. Crack initiation sites were detected and the mechanism of crack initiation was analysed. • Kinetics of small fatigue crack growth was measured. It was found that fine oxide dispersion strengthens studied materials significantly, reduces cyclic softening and stabilises the microstructure in the whole range of testing temperatures. The maximum application temperature is increased. Significant differences in fatigue life of the ODS steels were found and explained by differences in crack initiation mechanisms and small fatigue crack growth rate.
|
|
|
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.
|
|
|
Cyklická plasticita a nízkocyklová únavová odolnost materiálů připravených metodou Cold Spray
Brůža, Jaromír ; Šulák, Ivo (oponent) ; Zapletal, Josef (vedoucí práce)
Diplomová práce se v teoretické části zaměřuje na technologii Cold spray a parametry ovlivňující účinnost a kvalitu depozice. Dále je zde úvod do procesu únavy materiálů. Teorie je zakončena shrnutím současných poznatků týkajících se materiálů vytvořených Cold spray technologií v oblasti únavy. V praktické části byla vytvořena objemová tělesa z materiálu EN AW7075. Z těles byly elektrojiskrově vyřezány vzorky pro tahové a únavové zkoušky. Z materiálu a prášku byly vytvořeny metalografické výbrusy pro určení porozity pomocí Archimedova zákonu, tvrdosti dle Vickerse a vyhodnocení EDS a EBSD analýzy. Z tahových zkoušek byly zjištěny základní mechanické vlastnosti a z únavových zkoušek byly stanoveny Wöhler-Basquinovy parametry spolu s křivkou životnosti. Následně došlo k fraktografické analýze lomových ploch pomocí SEM.
|
|
|
Fatigue resistance and mechanisms of the fatigue damage in materials for high temperatures
Petráš, Roman ; Kohout,, Jan (oponent) ; Weidner, Anja (oponent) ; Polák, Jaroslav (vedoucí práce)
Superaustenitic stainless 22Cr25NiWCoCu steel designed for high temperature applications in power generation industry was investigated in terms of low cycle fatigue at room and elevated temperature. Individual specimens were subjected to different loading procedures in order to study the material response along with the mechanism of fatigue damage. Cyclic hardening/softening curves, Coffin-Manson and cyclic stress-strain curves were evaluated. Life-time behavior for various types of loading procedures was discussed with respect to the effective damage mechanisms developed under specific loading conditions. Standard isothermal low cycle fatigue tests at room and elevated temperature were conducted. Hysteresis loops recorded during cycling were analyzed by means of generalized statistical theory of hysteresis loop. The probability density distribution function of the internal critical stresses and its evolution during cycling straining was derived for different strain amplitudes. Evolution of the surface relief along with the internal dislocation arrangement for both temperatures was assessed in relation to the development of the probability density function of internal critical stresses. Surface relief evolution using SEM equipped with FIB revealed the early fatigue crack formation. Cyclic loading at room temperature resulted in the localization of the cyclic plastic strain into persistent slip bands and formation of surface persistent slip marking consisting of extrusions and intrusions. Deepening of an intrusion leads to the initiation of the fatigue crack from the tip of the deepest intrusion. Distinctive mechanism of the early crack formation was found in test at elevated temperature where the effect of environment is crucial. Rapid oxidation of the grain boundaries and subsequent cracking of the oxidized grain boundaries represent effective mechanisms of the nucleation of I-stage fatigue crack. Additional 10 minute tensile dwells implemented into the loading cycle led to the internal damage evolution. To reveal internal damage the longitudinal cross-sections parallel to the stress axis of the tested specimen were produced. The crack paths and their relation to the grain and twin boundaries were studied using electron back-scattered diffraction (EBSD) technique. The influence of dwells introduced in the loading cycle on fatigue life is assessed in relation to the evolution of the surface relief and internal damage. Specimens were also exposed to more complex loading procedures where the load along with the temperature varies with time simultaneously. In-phase and out-of-phase type thermomechanical fatigue (TMF) tests with or without dwells were conducted. Rapid cyclic hardening was observed in all tests regardless of the strain amplitude applied while tendency to saturation was found primarily in out-of-phase loading with/without dwells. Investigation of the surface relief by means of SEM along with FIB cutting revealed the preferential oxidization and cracking of the grain boundaries perpendicular to the loading axis. Dwells implemented in maximum tension resulted in the enlargement of the plastic strain amplitude and to the additional creep damage in the form of internal cracks. Intergranular crack propagation was observed for in-phase cycling with/without dwells. Damage evolution in out-of-phase cycling was found to be principally similar for straining with and without dwell.
|
host ::
RSS.