Transformačně indukovaná plasticita ve slitinách titanu a slitinách s vysokou entropií
Thesis title in Czech: | Transformačně indukovaná plasticita ve slitinách titanu a slitinách s vysokou entropií |
---|---|
Thesis title in English: | Transformation induced plasticity in titanium alloys and high entropy alloys |
Key words: | slitiny titanu, slitiny s vysokou entropií, martensit, fázové transformace, transformačně indukovaná plasticita |
English key words: | titanium alloys, high entropy alloy, martensite, phase transformation, transformation induced plasticity |
Academic year of topic announcement: | 2020/2021 |
Thesis type: | dissertation |
Thesis language: | |
Department: | Department of Physics of Materials (32-KFM) |
Supervisor: | doc. PhDr. RNDr. Josef Stráský, Ph.D. |
Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
Date of registration: | 23.09.2020 |
Date of assignment: | 23.09.2020 |
Confirmed by Study dept. on: | 30.09.2020 |
Advisors: | RNDr. Jana Šmilauerová, Ph.D. |
Guidelines |
- Doktorand se seznámi s martensitickými fázovými transformacemi a napěťově indukovaným vznikem martensitické fáze
- Doktorand vypracu je stručnou rešerši o transformačně indukované plasticitě (TRIP effect) - Doktorand se seznámení se slitinami titanu, jejich typy, fázovým složením a vypracuje rešerši slitin Ti vykazujících TRIP efekt - Doktorand bude spolupracovat na návrhu slitin Ti se zvýšeným obsahem kyslíku a metastabilním složením, které by mohly vykazovat TRIP efekt - Doktorand se seznámi s konceptem slitin s vysokou entropií (high entropy alloys - HEA) a vypracuje rešerši HEA vykazujících TRIP efekt - Doktorand navrhne a bude se podílet na výrobě HEA slitin vykazujících TRIP effect - Doktorand bude provádět experimentální charakterizaci všechy vyrobených materiálů a během svého studia se seznámí s řadou metod charakterizace kovových materiálů - Dle potřeb vědecké práce a zájmu se doktorand hlouběji seznámí s některou/některými metodami charakterizace (skenovací elektronová mikroskopie, transmisní rentgenová difrakce, mechanické testy a digital image correlation, metody termální analýzy apod.) a bude je využívat samostatně. |
References |
M. Marteleur, F. Sun, T. Gloriant, P. Vermaut, P. J. Jacques, F. Prima, On the design of new β-metastable titanium alloys with improved work hardening rate thanks to simultaneous TRIP and TWIP effects,
Scripta Materialia 66 (2012) 749-752 J.Y. Zhang, J.S. Li, Z. Chen, Q.K. Meng, F. Sun, B.L. Shen, Microstructural evolution of a ductile metastable β titanium alloy with combined TRIP/TWIP effects, Journal of Alloys and Compounds 699 (2017)775-782 http://www.dierk-raabe.com/high-entropy-alloys/ D.B. Miracle, O.N. Senkov, A critical review of high entropy alloys and related concepts, Acta Materialia 122 (2017) 448-511 http://www.dierk-raabe.com/combining-twip-and-trip/ M. Wang, Z. Li, D. Raabe, In-situ SEM observation of phase transformation and twinning mechanisms in an interstitial high-entropy alloy, Acta Materialia 147 (2018) 236-246 |
Preliminary scope of work |
Slitiny titanu se mohou v závislosti na složení a zpracování materiálu vyskytovat v různých krystalových uspořádáních - fázích. Jedním z typů fázových přeměn je martenzitická transformace, při které dochází k náhlému organizovanému posunu atomů o zlomek mezirovinné vzdálenosti, a tím k vytvoření nové fáze. K martenzitické transformaci může dojít i působením mechanického napětí (stress induced martensite – SIM), což v důsledku vede k vyšší plasticitě materiálu (transformation induced plasticity – TRIP). TRIP efekt byl ve slitinách titanu již pozorován a studován. Předmětem studia však budou metastabilní slitiny Ti se zvýšeným obsahem kyslíku, a tím i vyšší pevností, které jsou vyvíjeny na školícím pracovišti. Cílem práce v této části bude prozkoumat vliv intersticiálního kyslíku na stabilitu fází a TRIP efekt. Praktickým výstupem je nalezení slitiny, která by vykazovala TRIP efekt při vysokém mechanickém napětí.
Slitiny s vysokou entropií (high entropy alloys – HEA) jsou tvořeny alespoň pěti prvky, přičemž podíl každého je v rozmezí 5 – 35 at. %. HEA představují nový koncept kovových materiálů s vysokou pevností, vysokou teplotní odolností a potenciálně zlepšenými funkčními vlastnostmi (korozní odolnost, biokompatibilita apod.). Kromě historicky původních slitin s plošně centrovanou kubickou strukturou (fcc) byla vyinuta řada slitin s prostorově centrovanou kubickou mříží (bcc). HEA s bcc strukturou mají řadu podobností s komplexními metastabilními slitinami titanu. TRIP efekt v bcc HEA slitinách byl pozorován, avšak nebyl dosud podrobně zkoumán. V dizertační práci bude studován tzv. TRIP efekt ve slitinách Ti a slitinách s vysokou entropií. Bude popsán vliv složení na fázovou stabilitu a následně mechanické vlastnosti. V práci budou využity dostupné teoretické koncepty a modely pro popis martenzitické fázové transformace. Studované materiály budou vyrobeny ve vnitrofakultní spolupráci (KFKL, KFNT) a ve spolupráci s tuzemskými partnery – UJP Praha a.s. (obloukové tavení slitin) a Ústav fyziky plazmatu AV ČR (sintrování elektrickým proudem). Školící pracoviště s těmito partnery spolupracuje dlouhodobě, v současnosti na projektech GAČR a TAČR. Školící pracoviště disponuje veškerým vybavením pro experimentální studium materiálů, které budou zkoumány v rámci doktorského studia. Předkládané téma dizertační práce je součástí výzkumu na školícím pracovišti. |