text size

Effect of composition and microstructure on mechanical and corrosion properties in magnesium alloys with a potential for medical applications.

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Title:
Effect of composition and microstructure on mechanical and corrosion properties in magnesium alloys with a potential for medical applications.
Title (in czech):
Vliv složení a mikrostruktury na mechanické a korozní charakteristiky v hořčíkových slitinách s potenciálem pro medicínské aplikace.
Type:
Dissertation
Author:
RNDr. Peter Minárik
Supervisor:
doc. Dr. rer. nat. Robert Král, Ph.D.
Opponents:
Prof. RNDr. Ing. Pavel Chráska, DrSc.
Ing. Michal Landa, CSc.
Consultants:
doc. RNDr. Miloš Janeček, CSc.
prof. RNDr. Pavel Lukáč, DrSc.
Thesis Id:
82190
Faculty:
Faculty of Mathematics and Physics (MFF)
Department:
Department of Physics of Materials (32-KFM)
Study programm:
Physics (P1701)
Study branch:
Physics of Condensed Matter and Materials Research (4F3)
Degree granted:
Ph.D.
Defence date:
22/09/2014
Defence result:
Pass
Language:
English
Keywords (in czech):
horčík, ECAP, textúra, mechanické vlastnosti, korózia
Keywords:
magnesium, ECAP, texture, mechanical properties, corrosion
Abstract (in czech):
Názov práce: Vplyv zloženia a mikroštruktúry na mechanické a korózne charakteristiky v horčíkových zliatinách s potenciálom pre medicínske aplikácie. Autor: RNDr. Peter MINÁRIK Katedra / Ústav: Katedra fyziky materiálů, Matematicko-fyzikální fakulta, UK Vedúci doktorskej práce: Doc. Dr. rer. nat. Robert Král, PhD., Katedra fyziky materiálů, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze Abstrakt: Dizertačná práca je zameraná na štúdium vplyvu termomechanického spracovania pomocou zápustky ECAP na mikroštruktúru, mechanické vlastnosti a korózne vlastnosti. Tento vplyv bol skúmaný na extrudovaných horčíkových zliatinách AE21, AE42 a LAE442, ktoré boli vybrané kvôli ich potenciálnemu použitiu v medicíne. Vývoj mikroštruktúry bol podrobne charakterizovaný skenovacou elektrónovou mikroskopiou, vrátane detekcie spätne odrazených elektrónov, transmisnou elektónovou mikroskopiou a pozitrónovou anihilačnou spektroskopiou. Vývoj mechanických vlastností bol charakterizovaný ťahovými a tlakovými deformačnými skúškami a meraní mikrotvrdosti. Korózna odolnosť bola charakterizovaná lineárnou polarizačnou metódou. Termomechanickým spracovaním bola dosiahnutá jemnozrnná štruktúra s hranicami s vysokou uhlovou misorientáciou. Priemerná konečná veľkosť zrna bola ~1.5 µm u všetkých troch zliatin. Spracovanie viedlo taktiež k výraznej zmene textúry danej parametrami pretlačovacieho kanálu. Mechanické vlastnosti boli silne ovplyvnené výslednou mikroštruktúrou (veľkosťou zrna a textúrou). Bol pozorovaný silný pokles medze pevnosti v zliatine AE21 a AE42 v dôsledku vývoja textúry, aj napriek výraznému zjemneniu zrna. Vývoj textúry v zliatine LAE442 nebol tak výrazný, a preto k poklesu medze pevnosti nedošlo. Vplyv textúry nebol pozorovaný u mikrotvrdosti, kde bolo zistené že vplyv veľkosti zrna na mechanické vlastnosti zodpovedá vzťahu Hall-Petch v prípade všetkých troch zliatin. Navyše v zliatine LAE442 bol pozorovaný výrazný vplyv zvýšenej hustoty dislokácií na spevnenie. Vplyv spracovania pomocou zápustky ECAP nemal skoro žiadny vplyv na koróznu odolnosť zliatiny AE21, avšak zvýšenie koróznej odolnosti bolo pozorované v zliatinách AE42 a LAE442. Za najväčší vplyv na zvýšenú koróznu odolnosť je považovaná lepšia distribúcie hliníka v matrici. Kľúčové slová: horčík, ECAP, textúra, mechanické vlastnosti, korózia
Abstract:
Title: Effect of composition and microstructure on mechanical and corrosion properties in magnesium alloys with a potential for medical applications. Author: RNDr. Peter MINÁRIK Department / Institute: Department of Physics of Materials, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Supervisor of the doctoral thesis: Doc. Dr. rer. nat. Robert Král, PhD., Department of Physics of Materials, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Abstract: Doctoral thesis is focused on the effect of thermomechanical processing through ECAP on the microstructure, mechanical properties and corrosion properties. The investigation was performed on the extruded magnesium alloys AE21, AE42 and LAE442, because their potential for medical applications. Microstructure development was characterized in detail by scanning electron microscopy together with detection of back scattered electros, transmission electron microscopy and positron annihilation spectroscopy. Development of mechanical properties was investigated by tensile and compression deformation tests and microhardness measurement. Corrosion resistance was investigated by linear polarization method. Fine-grain structure with grain boundaries with high angle misorientation was achieved by the thermomechanical processing. The resulting average grain size was ~1.5 µm in all three alloys. Processing also led to significant change of texture, defined by channel parameters. Mechanical properties were substantially affected by resulting microstructure (grain size and texture). Pronounced decrease of yield strength due to texture evolution was measured in AE21 and AE42 alloy despite significant grain refinement. Texture evolution in LAE442 alloy was not so pronounced and therefore decrease of yield strength was not measured. Dependence of microhardness on grain size followed Hall-Petch relation. Moreover, in LAE442 a significant effect of dislocation density on hardening was found. Processing through ECAP had almost no effect on the corrosion properties of AE21 alloy; however increase of corrosion resistance in AE42 and LAE442 alloys was measured. It is considered that better spatial distribution of alloying elements in the matrix had major influence on the increase of corrosion resistance in these two alloys. Keywords: magnesium, ECAP, texture, mechanical properties, corrosion
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis RNDr. Peter Minárik 7.99 MB
Download Abstract in czech RNDr. Peter Minárik 120 kB
Download Abstract in english RNDr. Peter Minárik 72 kB
Download Supervisor's review doc. Dr. rer. nat. Robert Král, Ph.D. 2.22 MB
Download Opponent's review Prof. RNDr. Ing. Pavel Chráska, DrSc. 763 kB
Download Opponent's review Ing. Michal Landa, CSc. 61 kB
Download Defence's report prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc. 166 kB