|
|
Vysokoteplotně odolné kovo-keramické kompozity na bázi TiB2 pro řezné nástroje
Halmazňa, Jiří ; Drdlík, Daniel (oponent) ; Chlup, Zdeněk (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se věnuje přípravě nového vysokoteplotně odolného kovo-keramického kompozitu na bázi TiB2. Pojivo tvrdé keramické fáze tvoří slitina NiW, která byla připravena mechanickým legováním v planetovém kulovém mlýnu. První část práce se zabývá optimalizací mísení obou složek v kulovém mlýnu. Zde byla navržena a ověřena metodika přípravy směsi prášků s homogenní distribucí slitiny při současném zjemnění velikostí částic. Druhá část se věnuje již slinutému materiálu, jeho mikrostruktuře a mechanickým vlastnostem. Prášky TiB2 a NiW byly v tomto případě promíseny v tubulárním mlýnu a následně zhutněny metodou rychlého spékání za použití tlaku při čtyřech různých slinovacích teplotách. Byl sledován vliv slinovací teploty na vývoj mikrostruktury charakterizovaný hustotou, pórovitostí a velikostí zrna. Na připravených zkušebních vzorcích byl také měřen modul pružnosti, lomová houževnatost, pevnost v ohybu a tvrdost. Z výsledků experimentů vyplývá výrazná závislost mikrostrukturních parametrů a mechanických vlastností na teplotě slinování. Vyšší slinovací teploty vedly k lepším vlastnostem, přičemž teplota 1375°C se jeví jako optimální. Při teplotě slinování 1400°C již docházelo k výraznému úbytku kovové fáze způsobeného sublimací niklu a k rozvoji pórovitosti v oblastech výskytu kovové fáze.
|
|
|
Optimalizace přípravy biokompatibilních kompozitních směsí na bázi Ti/hydroxyapatit
Slovák, Tomáš ; Matějková, Michaela (oponent) ; Čížek, Jan (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá optimalizací přípravy biokompatibilních kompozitních směsí na bázi titanu a hydroxyapatitu. Teoretická část je zaměřena na biomateriály, blíže pak specifikuje titan a hydroxyapatit. Následuje přiblížení principu mechanického legování. Experimentální část práce popisuje přípravu směsí biokompatibilních prášků mechanickým legováním a jejich následné analýzy. V diskuzi jsou shrnuty výsledky a poznatky, které byly získány v experimentální části.
|
|
|
Metal Matrix Composites Prepared by Powder Metallurgy Route
Moravčík, Igor ; Lapin, Juraj (oponent) ; Skotnicová, Kateřina (oponent) ; Dlouhý, Ivo (vedoucí práce)
Conventionally, the alloy design, alloy production, and alloy selection are almost strictly confined to single element or one compound concept. Consequently, this alloy concept imposes a significant limit to the degrees of freedom in alloy’s composition and thus limits the development of special microstructure and properties. In the last decade, it has become particularly obvious that materials science and alloy engineering are still not fully explored due to an appearance of new class of alloys – usually called high entropy alloys (HEA). This exclusively new class of alloys caught significant scientific attention for the novelty of its approach to alloy design, as they do not contain a single base element, but rather at least 5 elements in very close atomic portions. In the recent years medium entropy alloys (MEA) appeared as a variant of HEAs with only three or four elements. The work is contributed to the research of feasibility of production of HEA and MEA alloys and composites by utilization of powder metallurgy (PM) manufacturing route, the combination of mechanical milling (MA) of elementary powders, followed by pressure or field assisted densification. Altogether three compositions have been studied: AlCoCrFeNiTi0.5, Co1.5Ni1.5CrFeTi0.5 and CoCrNi, as well as B4C metal matrix composite (MMC) with CoCrNi as matrix phase. Deep microstructural and mechanical analyses including transmission electron microscopy and tensile testing have been performed. During the whole study, the problems with the contamination of powders with oxygen have been observed, however the oxides formed relatively homogenous dispersion in all manufactured materials and they did not impair significant mechanical property reduction. AlCoCrFeNiTi0.5 exhibited relatively high hardness over 800 HV, but rather low ductility. The attempt has been made to improve the ductility with heat treatment procedure, but to no avail. The formation of in-situ TiC dispersion has been recorded, due to the utilization of carbon containing methanol as a process control agent during milling, that reacted with the present elemental Ti. In this manner metal matrix composite has been effectively produced. Additionally, the same procedure, the milling in the controlled amount of carbon containing medium, may be used also to produce other advanced composites with dispersion of in-situ formed TiC. On the other hand, CoCrNi alloy possessed very high tensile ductility (26%) and ultimate strength over 1000 MPa. Microstructure was composed of major FCC phase and BCC precipitates. The CoCrNi alloy has been due to the high ductility chosen as the best candidate for the subsequent production of metal matrix composites. The introduction of B4C resulted in the displacement reaction of Cr element with B4C, resulting in the formation of Cr5B3 boride phase. The composite possessed nano-grained microstructure and high tensile strength over 1400 MPa. However, the tensile ductility decreased to 1.9%. The AlCoCrFeNiTi0.5 alloy achieved the best combination of tensile ductility (4%) and remarkable strength over 1300 MPa, bearing pure FCC microstructure with extremely fine grain size. Therefore, the PM production route has proven to be a feasible way for the production of HEAs and MEAs, as well as HEA and MEA based metal matrix composites with remarkable combination of mechanical properties.
|
|
|
Povrchové vrstvy slitiny se střední a vysokou entropii připravené metodou cold-spray
Vražina, Tomáš ; Adam, Ondřej (oponent) ; Moravčík, Igor (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zaobírá výzkumem vrstvy slitiny CoCrNi nanesené na substrátu austenitické korozivzdorné oceli pomocí metody cold-spray. Hlavním úkolem byla charakterizace nástřiku a analýza jeho mikrostruktury před tepelným zpracováním a po něm. Práce je rozdělena do dvou hlavních částí. Teoretická část poskytuje všeobecné informace o výrobě a vlastnostech slitiny a způsobu její depozice. Praktická část zprostředkovává snímky z elektronové mikroskopie, EDS analýzy a analýzu porozity spolu se zkouškami mikrotvrdosti. Z výsledků bylo zjištěno, že deponovaná vrstva byla stabilní a nedocházelo zde k odtrhávání deponovaného materiálu od substrátu. Povlak vykazoval nízkou hodnotu porozity, která byla později snížena tepelným zpracováním. EDS analýzou bylo také prokázáno, že povlak nebyl úplně homogenní. Závěr shrnuje výsledky dosažené v praktické části.
|
|
|
Mechanické legování a zhutňování kovových kompozitních prášků
Husák, Roman ; Čelko, Ladislav (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
Diplomová práce je zaměřena na proces mechanického legování. Jedná se o proces úpravy heterogenní směsi práškových materiálů do homogenního kompozitního prášku a následné přípravy hutných těles z tohoto prášku. Experimenty byly zaměřeny na tři typy kompozitních materiálů. Magneticky měkkou slitinu Permalloy, ODS ocel vycházející z komerčně dostupného polotovaru oceli 434 LHC a nízko-aktivační vysoce-chromovou ODS ocel 14Cr-2W. Na kompozitních prášcích byla provedena série mechanických testů a chemických analýz. Na základě těchto testů a analýz bylo možné potvrdit, potřebnou dobu k vytvoření plně homogenní kompozitní směsi. Následovalo zhutnění kompozitních prášků do kompaktního objemu a další série mechanických testů a analýza mikrostruktury. V těchto analýz bylo možné určit, zda je nutné použití ochranných atmosfér v průběhu mechanického legování. Všechny tři typy studovaných materiálů se podařilo úspěšně připravit metodou mechanického legování. Bylo zjištěno, že pro vznik plně homogenního kompozitního prášku je nutné provádět mechanické legování po dobu 24 hodin. Bylo zjištěno, že strukturní změny prášku v průběhu mechanického legování lze sledovat pomocí měření jeho tvrdosti. Při zpracování korozně odolných materiálů je možné provádět mechanické legování ve vzdušné atmosféře. Při mechanickém legování materiálů, které podléhají oxidaci, je nutné použití ochranných atmosfér.
|
|
|
Příprava struktur duplexního typu cestou mechanického legování a SPS
Neboha, Oksana ; Štěpánek, Roman (oponent) ; Moravčík, Igor (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na přípravu materiálu s duplexní strukturou metodami práškové metalurgie. Kombinací dvou nebo více existujících materiálů v různých geometriích lze vytvořit hybridní materiál. Takto nově vzniklý kompozit může zajistit superpozici vlastností výchozích materiálů (prášků), tj. mít zlepšenou kombinaci požadovaných vlastností. V teoretické části jsou detailně popsány hybridní materiály a také architekturované materiály, které obsahují vysoce řízené struktury. Řízení struktury umožňuje měnit rozmanitost možných geometrií a otevírá celou řadu dalších užitných vlastností. Získat kompozitní materiály lze pomocí mechanického legování, a proto se tato diplomová práce také věnuje mechanickému legování a slinovací metodě SPS. V experimentální části je pak popsán postup přípravy čtyř vzorků kompozitů s duplexní strukturou z prášku slitiny výrazně houževnaté (austenitická ocel 316L) v kombinaci s práškem slitiny výrazně pevné (karbonitrid titanu). Podstatnou částí této práce je charakterizace těchto čtyř vzorků metodami elektronové mikroskopie (SEM, TEM, EDS) doplněná měřením tvrdosti.
|
|
|
Metal Matrix Composites Prepared by Powder Metallurgy Route
Moravčíková de Almeida Gouvea, Larissa ; Novák, Pavel (oponent) ; Hadraba, Hynek (oponent) ; Dlouhý, Ivo (vedoucí práce)
The development of new materials for applications in extreme environments is currently of a great importance in modern engineering technologies. Hence, the industries' requirement for enhanced structural performance of materials is constantly increasing. In the light of that, this study aims to evaluate promising compositions of high-entropy alloys for critical applications produced by powder metallurgy through a combination of mechanical alloying and solid state sintering. For comparative purposes, the selected compositions were produced by melting routes in liquid state as well, such as vacuum induction melting and subsequent casting or vacuum arc-melting. The powder metallurgy route enables a consequential development of metal matrix composites (MMC) via the manufacturing of oxide dispersed strengthened HEAs. This is possible due to inherent in-situ reactions during the process. In case of melting route fabrication, metallic materials with great differences in structures and related properties are manufactured, compared to those produced by powder routes. The produced MMCs and their melted counterparts are thoroughly studied. A comprehensive evaluation of the influence of the different processing methods, especially on the materials’ microstructural features and their mechanical properties is undertaken, including the effect of heat treatments on the phase transformations and stability of the materials.
|
|
|
Nové kompozice pokročilých oxidicky zpevněných ocelí na bázi prvků vzácných zemin
Pech, Filip ; Kuběna, Ivo (oponent) ; Hadraba, Hynek (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je příprava tří tříd ocelí lišících se obsahem chromu: 9Cr, 14Cr a 17Cr a jejich varianty zpevněné oxidickou disperzí. Oceli byly připraveny z atomárních a předlegovaných prášků metodou mechanického legování a zhutněny technikou spark plasma sintering. Jako zpevňující prvky bylo použito yttrium, které je v případě ODS ocelí nejobvyklejší a hliník. Tvorba oxidické disperze byla provedena dvěma způsoby: přímým přidáním oxidů Y2O3 a Al2O3 a vnitřní oxidací yttria a hliníku. Provedeným experimentem bylo zjištěno, že lze vytvořit ODS oceli oběma způsoby tvorby oxidické disperze. U ocelí zpevněných hliníkem však lze dosáhnout dostatečně jemné disperze oxidů pouze při použití vnitřní oxidace.
|
|
|
Vlastnosti slitin s vysokou entropií legovaných kvazikrystaly
Adami, Martin ; Tesař,, Tomáš (oponent) ; Čížek, Jan (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá zpracováním vysokoentropických slitin s přídavkem kvazikrystalů metodou slinování plazmatickým výbojem. Cílem je posouzení vlivu obsahu kvazikrystalických částic na strukturu materiálu a jeho otěruvzdornost. Rešerše je členěna do několika sekcí. První část zaujímá obecný popis vysokoentropických slitin a kvazikrystalů, včetně jejich vlastností a způsobu výroby. Další část je věnována slinování pomocí plazmatického výboje a problematice opotřebení. V experimentální části byly vzorky slinuty při teplotě 1100 °C, podrobeny analýze pomocí skenovacího elektronového mikroskopu a rentgenové difrakci a testovány na odolnost proti opotřebení metodou pin-on-disk. Bylo zjištěno, že s rostoucím obsahem kvazikrystalických částic v materiálu dochází ke zvyšování otěruvzdornosti.
|
|
|
Ternary shape memory alloys powder feedstock fabrication by advanced mechanical alloying
Regináč, Jan ; Moravčík, Igor (oponent) ; Čížek, Jan (vedoucí práce)
Powder metallurgy is used as an alternative method for producing Cu-based shape memory alloys. This method provided better results in the composition and grain size than conventional casting method. In the present work, mechanical alloying process is applied to convert the elemental powder mixtures of Cu-Al-Ni into pre-alloyed powders. The aim of this work was to find the optimal parameters to fabricate the most suitable powder feedstock intended for subsequent processing. SEM, EDX and X-ray Diffraction analysis have been used to characterize the effect of changing parameters on the obtained structure and possible formation of new phases. It was shown that high-energy milling is a suitable method for production of such pre-alloyed powders. Based on the results, it was found that a Cu-based solid solution was formed, independent on changing of parameters. The results further revealed that the high energy input in form of revolutions and long milling times, could cause a formation of amorphous phases.
|
host ::
RSS.