|
|
Advanced aluminium alloys prepared by powder metallurgy and spark plasma sintering
Molnárová, Orsolya ; Málek, Přemysl (vedoucí práce) ; Haušild, Petr (oponent) ; Vojtěch, Dalibor (oponent)
Mechanické vlastnosti hliníkových slitin velice závisí na jejich fázovém složení a mikrostruktuře. Vysoká pevnost může být dosažena mimo jiné zavedením vysoké objemové frakce jemných, homogenně rozptýlených částic druhé fáze a zjemněním velikosti zrna. Prášková metalurgie umožňuje přípravu materiálů s jemnými zrny a se zvýšenou rozpustností legujících prvků v pevném stavu, což je příznivým prekurzorem pro další zvýšení pevnosti pomocí částic druhé fáze. Plynová atomizace byla použita pro přípravu prášků komerční slitiny Al7075 a její modifikace obsahující 1 wt% Zr. Část atomizovaných prášků byla mechanicky mletá za různých podmínek. Mechanické mletí snížilo velikost zrna až do rozmezí nanometrů a příslušná mikrotvrdost překročila hodnotu 300 HV. Prášky byly konsolidovány metodou plazmového sintrování na kompakty téměř plné hustoty. Díky krátké době a relativně nízké teplotě sintrování může být příznivá mikrostruktura prášků zachována v kompaktu. Velikost zrna kompaktů připravených z mletého prášku byla zachována v submikrokrystalickém rozmezí a mikrotvrdost blízká 200 HV překročila hodnotu charakteristické pro tepelně zpracovaný protějšek připravený ingotovou metalurgií. Připravené kompakty si po své expozici teplotě 425 řC zachovaly svou jemnozrnnou strukturu a vysokou mikrotvrdost.
|
|
|
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,...
|
|
|
Modifikace kvazikrystalických kompaktů SPS pomocí technologie elektronového paprsku
Poczklán, Ladislav ; Lukáč,, František (oponent) ; Čížek, Jan (vedoucí práce)
Kvazikrystaly se vyznačují četnostmi rotační symetrie, které se u krystalických látek nevyskytují, v důsledku čehož mají řadu velmi zajímavých materiálových vlastností. V rešeršní části této práce proto byla kvazikrystalickým strukturám věnována zvláštní pozornost. Rešerše dále obsahuje popis technologie elektronového svazku, metody spark plasma sintering a úvod do problematiky opotřebení, Jako výchozí materiál pro experimentální část byl zvolen prášek Titanium Grade 2 a prášek Cristome A5, jenž byl z části tvořen kvazikrystalickou fází. První série vzorků byla slinuta pouze z prášku Cristome A5. Druhá série byla slinuta z práškové směsi, kterou z 80 % tvořil prášek Titanium Grade 2 a z 20 % prášek Cristome A5. Pro kompaktaci vzorků byla zvolena technologie spark plasma sintering. Vzorky byly následně systematicky modifikovány elektronovým svazkem a podrobeny testům pin on disc. Nejlepší odolnost vůči opotřebení byla pozorována u vzorků, jenž byly modifikovány při teplotě 750 °C. U vzorků modifikovaných při teplotě 1150 °C byl detekován zvýšený obsah kvazikrystalické fáze.
|
|
|
Slitiny s vysokou entropií připravené SPS kompaktací vysokoenergeticky mletých práškových prekurzorů
Gubán, Ivan ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Čížek, Jan (vedoucí práce)
Predmetom tejto práce bola príprava vysokoentropických zmesí CoCrFeMnNiNx metódou mechanického legovania a ich následnej kompaktácie technológiou spark plasma sintering (SPS). Na základe spôsobu prípravy sú v práci rozlíšené tri série vzoriek. Vzorky mleté v argóne (slúžia ako etalón), vzorky mleté v dusíkovej atmosfére (sledovala sa schopnosť prášku absorbovať dusík z mlecej atmosféry), vzorky mikrolegované nitridmi FeN, CrN (skúmal sa ich potenciál disociácie a následnej difúzie do tuhého roztoku). Prášky aj hotové kompakty boli pozorované elektrónovým mikroskopom a analyzované rentgenovou difrakciou (XRD) a energiovo disperznou spektroskopiou (EDS). Na presné stanovenie obsahu dusíka bola na práškoch vykonaná analýza metódou redukčného tavenia v inertnom plyne, ich rozmerová distribúcia bola stanovená laserovou difrakčnou metódou. Na kompaktoch sa zisťovala mikrotvrdosť, za účelom stanovenia vplyvu prítomnosti dusíka na tvrdosť jednotlivých materiálov. Po procese mechanického legovania v dusíkovej atmosfére bola maximálna koncentrácia dusíka v štruktúre 0,208% po 24 hodinách mletia (obsah dusíka rástol lineárne s dobou mletia), na základe čoho možno prehlásiť, že metóda mletia v dusíkovej atmosfére bola úspešná. XRD namletých zmesí odhalilo existenciu jediného FCC tuhého roztoku, pričom vzorky mleté v dusíku vykazovali trend nárastu mriežkového parametra s rastúcim obsahom dusíka. V mikrolegovaných vzorkách precipitovali nitridy chrómu na hraniciach zŕn FCC tuhého roztoku. Všetky vzorky boli kontaminované zmesou oxidických vmestkov a sulfidov mangánu, ktorý bol prítomný v pôvodnom mangánovom prášku. Najvyššiu hodnotu tvrdosti vykázala duplexná vzorka. Na vzorkách mletých v dusíku bol zaznamenaný nárast tvrdosti (až 334 HV 0,3) oproti etalónovej vzorke mletej v argóne (262,9 HV 0,3), čo odzrkadľuje pozitívny vplyv dusíku rozpustenom v tuhom roztoku na pevnostné charakteristiky tejto vysokoentropickej zliatiny.
|
|
|
Materiály pro fúzní aplikace a jejich interakce s tokamakovým plazmatem
Klevarová, Veronika ; Janeček, Miloš (vedoucí práce) ; Šíma, Vladimír (oponent)
Název práce: Materiály pro fúzní aplikace a jejich interakce s tokamakovým plazmatem Autor: Veronika Klevarová Katedra: Katedra fyziky materiálů Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Miloš Janeček, CSc., Katedra fyziky materiálů Abstrakt: Wolfram představuje perspektivní materiál pro aplikace v první stěně fúzních zařízení. V rámci první části této práce byla metodou spark plasma sintering připravena sada wolframových vzorků s proměnlivou velikostí zrna. Vzorky byly vystaveny simultánnímu ozáření deuteriovým plazmatem a vysoko-energetickými tepelnými toky. Tyto podmínky simulují běžný provoz tokamaku. V důsledku ozáření byly povrchy vzorků zdrsněny, původně připravená zrna byla zotavena a v některých případech byl povrch vzorků popraskán. Dále pak analýza poškozených vzorků poukázala na aktivaci skluzových systémů v rámci ozářených povrchů. Limitní velikost zrna pro aktivaci skluzu byla stanovena, při daných ozařovacích podmínkách, na 5.5 - 6.6 μm. Nicméně spíše než velikost zrn, se ukázaly důležité výrobní parametry vzorků v kontextu interpretace poškození povrchů. Synergistické efekty simultánní expozice se projevily ve snížené tepelné vodivosti od povrchu vzorků směrem k jejich středu. V rámci úvodu druhé části této práce byly popsány experimenty zaměřené na studium interakce plazmatu s materiály v...
|
|
|
Vliv rychlosti ohřevu na dvojstupňové slinování pokročilých keramických materiálů
Klevetová, Tereza ; Maca, Karel (oponent) ; Pouchlý, Václav (vedoucí práce)
Poslední dobou vzrůstá zájem o nové technologie a postupy týkající se zlepšení mikrostruktury pokročilých keramických materiálů. Jednou z nejvíce používaných metod je dvoustupňové slinování (Two step sintering, TSS), dále pak metoda rychlého ohřevu (Rapid rate sintering, RRS) a metoda Spark plasma sintering (SPS). V rámci této bakalářské práce byla provedena řada experimentů pro výzkum vývoje mikrostruktury propojením metody dvoustupňového slinování s metodami Rapid rate sintering a beztlaké Spark plasma sintering. Cílem práce bylo zjištění vlivu rychlosti ohřevu na velikost výsledné relativní hustoty a průměrné velikosti zrna, a to pro keramické materiály na bázi ZrO2. Výsledky práce ukazují, že u materiálu ZrO2 dopovaného 3 mol.% Y2O3 (TZ-3Y) byl zjištěn výskyt „core-shell“ struktury, což má za následek vznik nehomogenní mikrostruktury s plně zhutněným povrchem a pórovitým středem. V případě ZrO2 dopovaného 8 mol.% Y2O3 (TZ-8Y) byla tato struktura zjištěna jen v určitých případech, a to při vyšších rychlostech ohřevu, a současně bylo zjištěno, že konečná relativní hustota klesala s rostoucí rychlostí ohřevu. Při využití kubického ZrO2 s větší velikostí zrn (TZ-8YSB) se „core-shell“ struktura nevyskytovala, nicméně vždy bylo dosaženo nižší relativní hustoty cca 98 % t.d. bez ohledu na aplikovaný teplotní profil. Nejlepších výsledků bylo dosaženo u materiálu TZ-8Y při využití dvoustupňového slinování i metody rychlého ohřevu, kdy bylo dosaženo menší velikosti zrna než při slinování konvenčními metodami provedeném jinými autory. Rozdíl ve velikosti zrna byl však pouze v rámci směrodatné odchylky. V rámci práce tedy nebyl prokázán pozitivní vliv slinování metodou rychlého ohřevu na výslednou velikost zrn.
|
|
|
Pokročilé vrstevnaté keramické materiály s heterogenní mikrostrukturou pro balistické aplikace
Mařák, Vojtěch ; Kachlík, Martin (oponent) ; Drdlík, Daniel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá technologií přípravy vrstevnatých keramických materiálů (laminátů) s heterogenní mikrostrukturou obsahující Al2O3 jako matrici s přídavkem SiC. Pro přípravu těchto materiálů bylo zvoleno suché a mokré tvarování keramického prášku se slinováním v SPS (Spark Plasma Sintering). Vzhledem k cílům bakalářské práce se suchá cesta ukázala jako méně vhodná z důvodů obtížné přípravě laminární struktury a výrazného opotřebení grafitových forem použitých v SPS technologii. Nicméně získané informace o mechanických a fyzikálních vlastnostech vedly k návrhu složení keramické suspenze používané v metodě slip-casting při tvarování mokrou cestou. Jako optimální bylo zvoleno 5 obj. % SiC v Al2O3. Touto cestou byly připraveny keramické lamináty s ostrým rozhraním vrstev a opotřebení grafitových forem bylo minimalizováno. Připravené keramické vzorky dosáhli relativní hustoty až 99 % a tvrdosti až 20,7 GPa. Ze získaných poznatků vyplynula nutnost optimalizace technologie přípravy suspenzí pro vytvoření keramického materiálu vhodného pro balistické aplikace.
|
|
|
Vysoce-entropické slitiny – objemové slitiny a povrchové úpravy
Pišek, David ; Šiška, Filip (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá přípravou a hodnocením jednofázové vysoce-entropické slitiny na bázi kobaltu, chromu, železa, niklu a manganu a její varianty zpevněné disperzí oxidických částic. Vysoce-entropická slitina byla připravena v práškové formě metodou mechanického legování z equiatomárních podílů atomárních prášků. Takto získaný prášek byl následně zhutněn metodou spark plasma sintering. Metodou mechanického legování se podařilo úspěšně připravit jednofázovou vysoce entropickou slitinu i její variantu zpevněnou disperzí nanometrických oxidů yttria. Bylo zjištěno, že oxidické částice přítomné v mikrostruktuře vysoce entropické slitiny výrazně blokují mobilitu hranic zrn a dislokací za zvýšených teplot. Důsledkem tohoto chování bylo pozorováno dvojnásobné zvýšení pevnosti slitiny a řádové snížení rychlosti creepu za teploty 800°C.
|
|
|
SPARK PLASMA SINTERING OF BALL MILLED AND ATOMIZED POWDER BASED ON Fe-Al
Šíma, V. ; Minárik, P. ; Chráska, Tomáš
High-quality compacts were prepared using the spark plasma sintering (SPS) method from powders of similar composition Fe-Al-Zr-B. The properties of the sintered compacts are strongly dependent on the morphology and properties of the feedstock powder. The first powder was obtained by ball milling of the as cast alloy and the second was prepared by atomization under argon atmosphere. The morphology and structure of the two powders are compared and mechanical properties and microstructure of compacts prepared under the same conditions of the SPS procedure are discussed. The milled powder has an irregular morphology and shape of the polycrystalline particles, which have a completely disordered BCC structure with considerable internal stresses, high concentration of structural defects and the presence of aluminum oxide. The atomized powder particles are nearly spherical, polycrystalline with ordered B2 structure, with no significant signs of internal stresses and oxidation. Microhardness of particles of both powders was measured and compared with the microhardness of compact materials, the results of compression tests of compacts at room temperature were compared and discussed.
|
|
|
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.