Mikrostruktura a mechanické vlastnosti precipitačně vytvrzených Al slitin se vzácnými zeminami

• Thesis title in Czech: Mikrostruktura a mechanické vlastnosti precipitačně vytvrzených Al slitin se vzácnými zeminami
• Thesis title in English: Microstructure and mechanical properties of precipitation hardened aluminium alloys with rare earth elements
• Key words: mechanické vlastnosti|mikrostruktura|elektrická rezistometrie|TEM
• English key words: mechanical properties|microstructure|electrical resistometry|TEM
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Laboratory of General Physics Education (32-KVOF)
• Supervisor: doc. RNDr. Martin Vlach, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 19.09.2023
• Date of assignment: 19.09.2023
• Confirmed by Study dept. on: 27.09.2023
• Advisors: RNDr. Veronika Kodetová, Ph.D.

Guidelines

Mnoho příměsí vede v hliníkových slitinách při vhodném teplotním zpracování ke vzniku částic Al3RE (RE = vzácné zeminy), které ve vícesložkových systémech mohou mít tzv. core-shell strukturu. Cílem dizertační práce je ucelený popis fázových transformací probíhajících ve vybraných hliníkových slitinách s vybranými prvky vzácných zemin, což umožní navržení optimální mechanicko-termální přípravy těchto slitin. Pro ucelený popis se předpokládá užití řady experimentálních metod: mikrostrukturní výzkum (SEM, TEM, příp. OM), elektrická rezistometrie, měření mikrotvrdosti a charakterizace pomocí DSC ad. Náplň práce lze předběžně rozdělit do následujících bodů:
1. Sepsání rešerše o současném stavu studované problematiky.
2. Výběr vhodných experimentálních slitin s RE.
3. Studium vývoje mechanických, elektrických a tepelných vlastností během umělého stárnutí.
4. Studium výchozí mikrostruktury a vývoje mikrostruktury během umělého stárnutí.
5. Popis teplotních oblastí fázových transformací.
6. Sepsání práce.

Předpokládané znalosti:
Znalost termodynamiky vícesložkových systémů, popisu mechanických vlastností pevných látek a základů fyzikální metalurgie.
Uchazeč by měl ovládat práci s transmisním elektronovým mikroskopem na úrovni požadavků předmětu Praktické užití transmisní elektronové mikroskopie (NFPL074).

References

1. G. Gottstein, Physical Foundations of Materials Science, Springer Berlin Heidelberg, 2004.
2. P. Kratochvíl, P. Lukáč, B. Sprušil, Úvod do fyziky kovů 1, SNTL, 1984.
3. J. F. Christian: The Theory of Transformations in Metals and Alloys. Pergamon, New York, 2002.
4. M. Vlach et al., Mat. Char. 129 (2017), pp. 1-8.
5. M. Vlach, J. Čížek, et al. Metall. Mater. Trans. A, 46 (2015), pp. 1556-1564
6. Další publikace z dostupných databází doporučené školitelem.

Preliminary scope of work

Mnoho příměsí vede v hliníkových slitinách při vhodném teplotním zpracování ke vzniku částic Al3RE (RE = vzácné zeminy), které ve vícesložkových systémech mohou mít tzv. strukturu core-shell. Strukturu těchto nanoprecipitátů lze ovlivnit na základě různých hodnot aktivačních energií pro difúzi jednotlivých příměsí, dále vhodnou tepelnou přípravou, či zvýšením hustoty nukleačních center, čehož se dá docílit vhodnou deformací materiálu. Výsledná struktura nanoprecipitátů má pak zásadní vliv na užitné vlastnosti a na teplotní stabilitu dané mikrostruktury.

Preliminary scope of work in English

In aluminium alloys, a large number of solutes is known to lead to a formation Al3RE-phase precipitates (RE = rare earths) upon adequate aging. In a system with more components, the particles can precipitate with a core-shell structure. The structure of these nano-precipitates can be affected by a different activation energy for diffusion of the individual solutes, by a proper thermal preparation of the alloy, or by raising the number of heterogeneous nucleation sites which can be achieved by deformation of the material. The resulting structure of the precipitates has a significant effect on utility properties of the material and on thermal stability of the microstructure.