Únavové vlastnosti hořčíkové slitiny AZ31 připravené metodou rotačního kování

• Název práce v češtině: Únavové vlastnosti hořčíkové slitiny AZ31 připravené metodou rotačního kování
• Název v anglickém jazyce: Fatigue properties of magnesium alloy AZ31 prepared by rotary swaging method
• Klíčová slova: Slitina AZ31|Rotační kování|Únavové vlastnosti
• Klíčová slova anglicky: AZ31 alloy|Rotary swaging|Fatigue properties
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Zdeněk Drozd, Ph.D.
• Řešitel: Mgr. Tereza Hofrichterová - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 19.01.2020
• Datum zadání: 28.01.2020
• Datum potvrzení stud. oddělením: 10.02.2020
• Datum a čas obhajoby: 28.06.2021 08:30
• Datum odevzdání elektronické podoby: 19.05.2021
• Datum odevzdání tištěné podoby: 19.05.2021
• Datum proběhlé obhajoby: 28.06.2021
• Oponenti: prof. RNDr. Zuzanka Trojanová, DrSc.
• Konzultanti: prof. Ing. František Nový, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Prostudovat publikace týkající se problematiky únavového chování hořčíkových slitin.
2. Prozkoumat výchozí mikrostrukturu a texturu vzorků slitiny AZ31 podrobených pěti stupňům rotačního kování.
3. Sledovat odezvu materiálu na cyklické namáhání různými amplitudami napětí.
4. Diskutovat mechanizmy cyklické plastické deformace.

Seznam odborné literatury

Klesnil, M., Lukáš, P.: Únava kovových materiálů při mechanickém namáhání. Academia, Praha 1975.
Fintová, S., Kunz, L.: Fatigue properties of magnesium alloy AZ91 processed by severe plastic deformation. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 42 (2015) 219-228.
Begum, S., Chen, D.L., Xu, S. and Luo, A.A.: Effect of strain ratio and strain rate on low cycle fatigue behavior of AZ31 wrought magnesium alloy. Mater. Sci. Eng. A, 517 (2009) 334–343.
Begum, S., Chen, D.L., Xu, S. and Luo, A.A.: Low cycle fatigue properties of an extruded AZ31 magnesium alloy. Int. J. Fatigue, 31 (2009) 726–735.
Yin, S.M., Yang, H.J., Li, S.X., Wu, S.D. and Yang, F.: Cyclic deformation behavior of as-extruded Mg-3%Al-1%Zn. Scr. Mater., 58 (2008) 751–754.
Mirza, F.A., Chen, D.L., Li, D.J. and Zeng, X.Q.: Low cycle fatigue of a rare-earth containing extruded magnesium alloy. Mater. Sci. Eng. A, 575 (2013) 65–73.

Případně další literatura podle pokynů vedoucího práce.

Předběžná náplň práce

Rotační kování (rotary swaging - RSW) patří mezi technologie přípravy materiálů tzv. intenzívní plastickou deformací (Severe Plastic Deformation – SPD). Princip této metody spočívá v za sebou se opakujících úderech zápustky, rotující kolem osy tvářeného materiálu. Mezi výhody rotačního kování patří úspora materiálu, vysoké pracovní rychlosti a s tím spojená vysoká produktivita případné výroby. Výsledkem by měla být homogenní struktura materiálu v důsledku přetvoření celého objemu kovu najednou.
Studium mechanických a fyzikálních vlastností hořčíkových materiálů připravených metodami intenzivní plastické deformace je v poslední době věnována zvýšená pozornost. Většinou se ale jedná o materiály připravené jinými technologiemi založenými na SPD (např. úhlové protlačování s konstantním průřezem - ECAP, kumulativní válcování – ARB, torze za vysokého tlaku – HPT, resp. metody od nich odvozené).
Hořčíkové slitiny jsou perspektivní lehké materiály, které mají vysokou specifickou pevnost. Důležitý je také fakt, že existuje dostatek zdrojů kovového hořčíku. Hořčíkové slitiny řady AZ (Mg-Al-Zn) mají velmi dobrou slévatelnost, dobrou recyklovatelnost nebo přijatelnou odolnost proti korozi. Pevnost slitin AZ roste s rostoucím obsahem Al, zatímco plasticita klesá. To je také důvod, proč se slitina AZ91 používá ve formě odlitků, zatímco slitina AZ31 slouží jako kovaný materiál.
O mechanických vlastnostech slitin AZ31, připravených metodami SPD, existuje řada studií včetně analýz procesů plastické deformace. Poměrně málo prací bylo věnováno únavovým vlastnostem.
Úkolem řešitelky diplomové práce bude experimentální studium únavových vlastností slitiny AZ31 (RSW). Bude přitom použit únavový stroj Instron M22-15283, který umožnuje unavování vzorků v módech „tah-tlak“ a „krut“. Práce vhodně doplní výsledky získané v předchozí diplomové práci věnované tomuto materiálu, v níž byly zkoumány deformační vlastnosti v tahu a tlaku doprovázené záznamem akustické emise a byla studována mikrostruktura pomocí světelné mikroskopie a metodou difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD).