|
|
Metal Matrix Composites Prepared by Powder Metallurgy Route
Moravčík, Igor ; Lapin, Juraj (referee) ; Skotnicová, Kateřina (referee) ; Dlouhý, Ivo (advisor)
Ve všeobecnosti, poznatky o design slitin, jejich výrobě a výběru legujúcich prvků sú omezené na slitiny s jedním základním prvkem. Tento fakt ale výrazně limituje možnosti a volnost výběru prvků pro dosáhnuti speciálních vlastností a mikrostruktur. V poslední dekádě se ukázalo, že materiálová věda a inženýrství nejsou ještě zdaleka prozkoumané v důsledku objevu nové třídy materiálů nazvané vysoko entropické slitiny (HEA high entropy alloys). Jejich objev upoutal pozornost vědecké komunity. Základní koncept pro jejich design je, že namísto jednoho, nebo dvou základních prvků obsahují minimálně 5 prvků v podobných atomových koncentracích. V posledních letech se objevila skupina materiálů odvozená od HEA, nazvaná slitiny so střednou entropii (MEA medium entropy alloys). Na rozdíl od HEA ale obsahují 3, nebo 4 prvky. Táto práce je věnovaná studiu přípravy a charakterizaci HEA, MEA a jejich kompozitů s pomocí metod práškové metalurgie. V této práci byli dohromady zkoumány tři kompozice: AlCoCrFeNiTi0.5, Co1.5Ni1.5CrFeTi0.5 a CoCrNi, kompozity s kovovou matricí (MMC metal matrix composites) vyztužené částicemi B4C s CoCrNi jako matricí. Hloubková mikrostrukturní a mechanická analýza těchto materiálů byla provedena pomoví metod rastrovací a transmisní elektronové mikroskopie spojené s tahovými a ohybovými zkouškami. V průběhu celé studie se objevovaly problémy s kontaminací kyslíkem, co se projevilo vznikem značného množství oxidů v připravených materiálech. U Slitiny AlCoCrFeNiTi0.5 byla naměřena tvrdost přesahující 800 HV. Její houževnatost ale byla velice omezena. V její mikrostruktuře byly identifikovány částice in-situ TiC v důsledku přítomnosti organického, anti-aglomeračního činidla (metanolu) v mlecí misce. Tato reakce může být použita v budoucnu k přípravě MMC se záměrnou disperzí TiC. Na druhé straně, slitina CoCrNi ukázala vysoké hodnoty tažnosti (26%) a meze pevnosti přes 1000 MPa. Mikrostruktura obsahovala majoritní FCC fázi s BCC precipitáty. Tahle slitina byla z důvodu vysoké tažnosti zvolena pro přípravu kompozitu s výztuží B4C. V průběhu slinování ale došlo k reakci mezi přítomným Cr a B4C, které výsledkem byl Cr5B3 borid. Tento kompozit mel pevnost v tahu 1400 MP a extrémne jemnozrnnou strukturu. Celková tažnost ale klesla na 1.9 %. Slitina AlCoCrFeNiTi0.5, která mela strukturu složenou jen z FCC tuhého roztoku dosáhla nejlepší kombinaci mechanických vlastností s pevností přesahující 1300 MPa a dostatečnou tažností 4%. Prášková metalurgie se ukázala jako vhodná metoda pro přípravu HEA a MEA slitin a jejich kompozitů, s dobrou kombinací pevnosti a tažnosti. Tato metoda dovoluje měnit mikrostrukturní parametry připravených materiálů jednoduchou úpravou parametrů procesu.
|
|
|
High-entropy alloys – bulk alloys and surface treatments
Pišek, David ; Šiška, Filip (referee) ; Hadraba, Hynek (advisor)
Master‘s thesis deals with the preparation and evaluation single-phase high-entropy alloy based on cobalt, chromium, iron, nickel and manganese and its variants strengthened by dispersion of oxidic particles. High-entropy alloy was prepared in powder form by mechanical alloying from the equiatomic proportions of atomic powders. Obtained powder was subsequently compacted by spark plasma sintering. By the method of mechanical alloying were successfully prepared single-phase high-entropy alloy and its variant strengthened by dispersion of nanometric yttria oxides. It has been found that the oxide particles present in the microstructure of high-entropy alloy significantly block mobility of grain boundary and dislocation at elevated temperatures. As a result of this behavior were observed doubling of alloy strength and decreasing of creep rate at 800 °C.
|
|
|
New compositions of advanced oxide dispersion steels based on rare earth elements
Pech, Filip ; Kuběna, Ivo (referee) ; Hadraba, Hynek (advisor)
The main objective of present diploma thesis is to prepare three different classes of steels, differing by their content of chromium: 9Cr, 14Cr, 17Cr steels and their oxide dispersion strengthened variants. Steels were prepared from atomic and pre-alloyed powders by the mechanical alloying and compacted by the spark plasma sintering method. Used strengthening elements were yttrium, which is most commonly used, and aluminium. Preparation of oxide dispersion was done in two ways: direct adding of yttria and alumina and inner oxidation of aluminium and yttrium. In the experimental part has been found, that it is possible to make oxide dispersion by both ways, but aluminium strengthened steel has to be prepared by inner oxidation to ensure fine oxide dispersion.
|
|
| |
|
|
Ternary shape memory alloys powder feedstock fabrication by advanced mechanical alloying
Regináč, Jan ; Moravčík, Igor (referee) ; Čížek, Jan (advisor)
Prášková metalurgie může být použita jako alternativní metoda pro výrobu slitin s tvarovou pamětí s Cu-bází. Tato metoda poskytla lepší výsledky, co se týče celkového složení a velikosti zrn, než tradiční metoda lití. V této práci byl aplikován proces mechanického legování k přeměně směsí základních prášků Cu-Al-Ni na mechanicky legované směsi. Cílem práce bylo nalezení optimálních parametrů pro výrobu nejvhodnějšího práškového prekurzoru určeného k dalšímu zpracování. SEM, EDX a XRD analýzy byly použity pro zjištění účinku změny parametrů na výslednou strukturu a na případnou tvorbu nových fází. Bylo ukázáno, že vysokoenergetické legování je vhodnou metodou pro výrobu takových prekurzorů. Na základě výsledků bylo zjištěno, že tuhý roztok mědi byl formován nezávisle na změně mlecích parametrů. Výsledky dále odhalily, že vysoký energetický vstup ve formě otáček a dlouhých mlecích časů, může způsobovat vznik amorfních fází.
|
|
| |
|
|
Advanced high-temperature resistant metal-ceramic composites based on TiB2 for cutting tools
Halmazňa, Jiří ; Drdlík, Daniel (referee) ; Chlup, Zdeněk (advisor)
This diploma thesis deals with the preparation of new high-temperature resistant cermets based on TiB2. The hard ceramic phase is bonded by NiW metallic alloy, which was prepared by mechanical alloying using a planetary ball mill. The first part of the thesis is targeted to the optimization of mixing of both powders in the planetary ball mill. The procedure of preparation of powders mixture with homogenous particles distribution of the NiW alloy was designed and verified with simultaneous particle size refinement. The second part is focused on the microstructure characterisation and mechanical properties evaluation of sintered materials. In this case both powders, TiB2 and NiW, were mixed in a tubular mill and consequently compacted by a rapid hot pressing method at four different sintering temperatures. The influence of the sintering temperature on the microstructure development characterized by the density, porosity and grain size was monitored. The elastic modulus, fracture toughness, flexural strength and hardness were measured on prepared test specimens. The results of conducted experiments show a significant dependence of the microstructure and mechanical properties on applied sintering temperatures. The higher sintering temperatures are used the better mechanical properties are observed. However, the sintering temperature of 1375°C seems to be an optimal one. The sintering temperature of 1400°C leads to the significant losses of the metal phase due to sublimation of nickel resulting in increased porosity in the metal phase regions.
|
|
|
Mechanical alloying and compactization of metallic composite powders
Husák, Roman ; Čelko, Ladislav (referee) ; Hadraba, Hynek (advisor)
Master´s thesis is focus on the proces of mechanical alloying. It is the proces of modifying a hetegeneous mixture of powder materials into a homogeneous composite powder. Experiments are focus on three types of composite materials. A magnetic soft alloy Permalloy, ODS steel based on commercially available powder steel 434 LHC and low-activation high-chrome ODS steel 14Cr-2W. On composite powders are made a series of mechanical tests and chemicel analysis. Based on this tests and analysis it was possible to confirm the milling time needed to create fully homogeneous composite powder. Next step is compaction of composite powder into compact volume and another mechanical tests ana analysis of microstructure. In these analyzes to determine whether i tis necessary to use protective atmosphere during mechanical alloying. All three type of materials succesfull prepared by mechanical alloying. It was found that for created of a fully homogeneous composite powder is necessary to perform mechanical alloying for 24 hours. When processing of corrosion resistant materials, i tis possible to perform mechanical alloying in an air atmosphere. During mechanical alloying materials which are subject to oxidation, i tis necessary to use protective atmosphere.
|
|
| |
|
|
Synthesis of intermetallic phases by mechanical alloying
Novák, P. ; Michalcová, A. ; Vystrčil, J. ; Valalik, M. ; Mlynár, J. ; Kubatík, Tomáš František
Mechanical alloying is a process in which the formation of solid solutions or compounds during high energy milling. During the process are mechanically interconnecting particles plastic deformation and simultaneous cleavage resulting particles. The kinetic energy imparted by the milled powder also causes local heating. This will occur among other conditions for the formation of intermetallic compounds, including those of metastable, otherwise at ordinary metallurgical operations (melting, casting, heat treating, etc..) arises. Due to intense plastic deformation during milling resulting powder has very fine grain structure. If the powder is then suitably zkompaktizován so as not to substantial grain coarsening, obtained products achieve significantly better mechanical properties than materials produced by conventional techniques. In this work is presented the possibility of using mechanical alloying for the preparation of several technically important intermetallics-high-temp
|
guest ::
