|
| |
|
|
Účinek AlCr vrstvy na únavové vlastnosti niklové superslitiny IN 713LC za teploty 800 °C
Šulák, Ivo ; Julišová, Martina (oponent) ; Podrábský, Tomáš (vedoucí práce)
Předmětem této diplomové práce bylo studium vlivu AlCr vrstvy na vlastnosti lité polykrystalické niklové superslitiny IN713LC při nízkocyklové únavě za teploty 800 °C. Ochranná vrstva byla připravena CVD metodou s následným tepelným zpracováním. Únavové zkoušky byly provedeny v režimu řízené deformace s konstantní amplitudou celkové deformace a rychlostí deformace. Únavové vlastnosti byly posuzovány na základě křivky cyklického zpevnění/změkčení, cyklické deformační křivky, Manson-Coffinovy a Basquinovy křivky únavové životnosti. Mikrostruktura byla pozorována v SM a SEM před zatěžováním a po cyklickém zatěžování.
|
|
|
Návrh axiálního stromečkového závěsu lopatky regulačního stupně pro parní turbíny
Vrbka, Dušan ; Majer, Zdeněk (oponent) ; Dušek, Daniel (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá stromečkovým závěsem lopatky regulačního stupně parní turbíny. Na základě dostupných podkladů byl navržen počáteční tvar stromečkového závěsu. Byla provedena napěťově deformační analýza počátečního návrhu. Vytipovala se možná nebezpečná místa, kde se vyskytovaly lokální špičky napětí. V další části práce se zkoumal vliv změny geometrie na napěťově deformační odezvu závěsu. Ze zkoumaných závislosti byla vybrána nejlepší varianta. Bylo provedeno pevnostní hodnocení závěsu lopatky a drážky rotoru. Pro toto hodnocení bylo použito kriterium pro neomezenou životnost dle normy ASME. S ohledem na zatížení byla součást dále zkoumána na nízkocyklovou únavu. V závěru práce byl navržen další postup zkoumání.
|
|
|
Nízkocyklová únava pseudoelastické slitiny NiTi
Kaňová, Monika ; Hutař, Pavel (oponent) ; Pantělejev, Libor (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá studiem mechanických vlastností slitiny NiTi, která vykazuje jev pseudoelasticity a paměťového efektu. V části zabývající se únavou je zkoumána oblast funkční a strukturní únavy. Cílem této práce bylo provést a vyhodnotit sérii únavových testů. Materiál k experimentům byl dodán ve formě drátu, který byl upnut do speciálních čelistí. V první části experimentu jsou vyhodnoceny tahové zkoušky, kterými lze dokázat reprodukovatelnost měření. Dále byla provedena série únavových zkoušek. Výsledky těchto testů byly vyhodnoceny společně s výsledky již dříve provedených zkoušek. Jedna část diskuse byla zaměřena na porovnání změn tvaru hysterezních smyček při cyklickém zatěžování v závislosti na rychlosti zatěžování. Ve druhé části byly vyneseny křivky únavové životnosti. Bylo zjištěno, že tyto křivky mají nestandardní tvar, který je v práci vysvětlen.
|
|
|
Extrémně nízkocyklová únavová životnost slitin neželezných kovů
Judas, Jakub ; Kohout, Jan (oponent) ; Zapletal, Josef (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem chování hliníkové slitiny 2024-T351 v oblasti nízkocyklové a extrémně nízkocyklové únavy. Zkušební vzorky byly nejdříve podrobeny kvazistatickému namáhání v tahu a tlaku s cílem určit základní mechanické vlastnosti experimentálního materiálu. Únavové zkoušky probíhaly v módu řízené amplitudy celkové deformace, kdy byla stanovena cyklická plastická odezva slitiny a příslušné křivky životnosti. Všechny experimenty probíhaly při pokojové teplotě. Průběhy stanovených mechanických hysterezních smyček jsou závislé na velikosti amplitudy deformace a jednoznačně reprezentují cyklickou plasticitu studované slitiny. Cyklická deformační křivka byla aproximována mocninným vztahem a následně porovnána s křivkou tahovou. Experimentální body křivek životnosti byly proloženy pomocí mocninného Mansonova-Coffinova a Wöhlerova-Basquinova vztahu. V oblasti vysoké amplitudy zatěžování byl pozorován nesoulad únavových dat s predikcí konveční Mansonovy-Coffinovy křivky. Z tohoto důvodu byla aplikována nová regresní funkce, která je schopná překonat pozorované zkrácení životnosti v oblasti velmi nízkého počtu cyklů.
|
|
|
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.
|
|
|
Strukturní a mechanické charakteristiky niklových litin s kuličkovým grafitem
Tesařová, Hana ; Kohout, Jan (oponent) ; Kruml, Tomáš (oponent) ; Konečná,, Radka (oponent) ; Pacal, Bohumil (vedoucí práce)
Práce se zabývá posouzením vlivu niklu na strukturu a mechanické vlastnosti litin s kuličkovým grafitem (dále LKG) s feritickou a bainitickou matricí. Ke studii vlivu niklu byly použity dvě tavby volně litých klínů legované 0,5 a 2,7 % niklu, na nichž bylo pomocí obrazové analýzy provedeno kvantitativní vyhodnocení struktury a byly stanoveny základní mechanické charakteristiky. Následně byla provedena optimalizace doby dvoustupňového feritizačního žíhání a izotermického zušlechťování při teplotě 375 °C pro obě LKG, s cílem získání optimální feritické a bainitické struktury s nejvhodnějšími statickými a dynamickými mechanickými vlastnostmi. Vliv niklu přispívá, po feritizačním žíhání k substitučnímu zpevnění matrice, které pozitivně ovlivňuje její pevnostní vlastnosti. Přítomnost niklu u izotermického zušlechťování způsobuje posun dob transformací k delším časům, což má za následek méně karbidů a větší množství stabilizovaného austenitu, jak bylo potvrzeno pozorováním na transmisním elektronovém mikroskopu. Na optimalizovaných strukturách LKG byly následně provedeny zkoušky tahem a zkoušky nízkocyklové únavy při 23 °C a – 45 °C při stejných rychlostech deformace. Na začátku průběhu tahových křivek deformace-napětí u obou LKG docházelo k mikroplastické deformaci matrice při napětích nižších, než je smluvní mez kluzu, díky vrubovému účinku grafitických nodulí. Použitý Hollomonův vztah dobře popisoval jednotlivé úseky tahových křivek obou LKG včetně jejich srovnání. Ze zkoušek nízkocyklové únavy byly získány křivky cyklického zpevnění-změkčení, průběh modulů a parametrů tvaru hysterézních smyček, cyklické deformační křivky a křivky únavové životnosti. V průběhu cyklického zatěžování u bainitické LKG byl zjištěn úbytek stabilizovaného austenitu pomocí neutronové difrakce a vývoj povrchového reliéfu. Na základě těchto výsledku byla detailně popsána jak cyklická plasticita v relaci k lokalizaci deformace, tak i únavový degradační mechanismus LKG.
|
|
|
Vliv Al a Al-Si vrstvy na únavové vlastnosti niklové superslitiny IN713LC za teploty 800 °C
Šulák, Ivo ; Juliš, Martin (oponent) ; Podrábský, Tomáš (vedoucí práce)
Niklové superslitiny se převážně používají pro vysokoteplotní aplikace v energetickém a leteckém průmyslu. Jsou vystaveny extrémně agresivnímu prostředí za vysokých teplot za spolupůsobení únavových a creepových procesů, oxidace a eroze. Aplikací povrchových ochranných vrstev je možno dosáhnout prodloužení životnosti za současného součásti zvýšení výkonu. Předmětem této bakalářské práce je zkoumání únavových parametrů slitiny In713LC za teplot 800 °C a porovnání těchto parametrů u materiálů s ochrannou povrchovou vrstvou na bázi Al nebo Al-Si a materiálu bez této vrstvy.
|
|
|
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.
|
|
| |
host ::
RSS.