velikost textu

Studium jemnozrnných materiálů připravovaných metodou intenzivní plastické deformace

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.
Název:
Studium jemnozrnných materiálů připravovaných metodou intenzivní plastické deformace
Název v angličtině:
Study of ultrafine-grained materials prepared with different methods of severe plastic deformation
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Tomáš Krajňák
Školitel:
doc. RNDr. Kristián Mathis, Ph.D.
Oponenti:
Doc. Ing. Branislav Hadzima, Ph.D.
doc. Ing. Ladislav Kalvoda, CSc.
Konzultanti:
doc. RNDr. Miloš Janeček, CSc.
doc. Dr. rer. nat. Robert Král, Ph.D.
Id práce:
85162
Fakulta:
Matematicko-fyzikální fakulta (MFF)
Pracoviště:
Katedra fyziky materiálů (32-KFM)
Program studia:
Fyzika (P1701)
Obor studia:
Fyzika kondenzovaných látek a materiálový výzkum (4F3)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
24. 9. 2015
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
intenzivní plastická deformace, jemnozrnný materiál, textura
Klíčová slova v angličtině:
severe plastic deformation, ultrafine-grained material, texture
Abstrakt:
Název práce: Studium jemnozrnných materiálů připravovaných metodou intenzivní plastické deformace Autor: RNDr. Tomáš Krajňák Katedra / Ústav: Katedra fyziky materiálů, Matematicko-fyzikální fakulta, UK Vedoucí disertační práce: Doc. RNDr. Kristián Máthis, PhD., Katedra fyziky materiálů, Matematicko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze Abstrakt: IF oceľ s nízkym obsahom intersticiálnych prvkov a ultrajemnozrnnou štruktúrou bola pripravená pomocou metódy krutu za vysokého tlaku (HPT). Vývoj mikroštruktúry s narastajúcim počtom HPT otáčok bol sledovaný v strede, polovici polomeru a na okraji HPT diskov pomocou analýzy röntgenových difrakčných profilov (XLPA), pozitrónovou anihilačnou spektroskopiou (PAS) a elektrónovou mikroskopiou. Hustota dislokácií a veľkosť dislokačných buniek určená pomocou XLPA bola v dobrej zhode s hodnotami získanými z PAS. Bol stanovený vývoj hustoty dislokácií, veľkosti dislokačných buniek, zŕn a zhlukov vakancií, rovnako ako aj vývoj frakcií vysoko-uhlových hraníc (HAGB) s narastajúcou ekvivalentnou deformáciou. Výsledky ukázali, že najprv dochádza k saturácii hustoty dislokácií. Následne veľkosť dislokačných buniek dosiahne minimálnu veľkosť a nakoniec saturuje veľkosť zrna. Po saturácii priemernej veľkosti zrna bol pozorovaný nárast frakcie HAGB. Pozitrónovou anihilačnou spektroskopiou bola odhalená prítomnosť zhlukov vakancí pozostávajúcich z 9-14 vakancií v mikroštruktúre. Vývoj medze pevnosti, vypočítanej z nameraných hodnôt mikrotvrdosti, s narastajúcou ekvivalentnou deformáciou bol vysvetlený pomocou vývoja defektov kryštálovej mriežky. V druhej časti práce bola creepu odolná horčíková zliatina AX41 (Mg-4 wt.% Al-1 wt.% Ca) spracovaná metódou uhlového kanálového pretlačovania (ECAPu). Študovali sme vplyv rôznych deformačných ciest (A, Bc a C), teploty spracovania (220 °C a 250 °C) a počiatočného stavu materiálu (liatý, extrudovaný) na vývoj mikroštruktúry a mechanické vlastnosti. Mikroštruktúrne rysy boli charakterizované pomocou svetelnej mikroskopie a metódami difrakcie spätné odrazených elektrónov a röntgenového žiarenia. Mechanické vlastnosti boli skúmané deformačnými skúškami v ťahu s konštantnou deformačnou rýchlosťou 10-4 s-1 v teplotnom rozsahu 20-300 °C a meraním mikrotvrdosti bodla Vickersa. Výrazné zjemnenie mikroštruktury v dôsledku spracovania ECAPom bolo pozorované u všetkých vzoriek. Bolo zistené, že priemerná veľkosť zrna, frakcia vysoko-uhlovych hraníc, hustota dislokácia a textúra výrazne závisia na počte pretlačení a na podmienkach spracovania. Bol navrhnutý model vysvetľujúci vznik odlišných textúr v dôsledku spracovania rôznymi deformačnými cestami. Spracovanie vzoriek deformačnou cestou A bolo zistené ako najefektívnejšie pre výsledné zjemnenie mikroštruktúry a zlepšenie mechanických vlastností po ôsmich prechodoch. Vplyv priemernej veľkosti zrna, textúry a hustoty dislokácii na medzu sklzu pri izbovej teplote bol v tejto práci detailne diskutovaný. Klíčová slova: IF oceľ; horčíková zliatina AX41; ultrajemnozrnné materiály; extrémna plastická deformácia; pozitrónová anihilačná spektroskopia; röntgenová difrakcia; EBSD
Abstract v angličtině:
Title: Study of ultrafine-grained materials prepared with different methods of severe plastic deformation Author: RNDr. Tomáš Krajňák Department: Department of Physics of Materials, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Supervisor: Doc. RNDr. Kristián Máthis, PhD., Department of Physics of Materials, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Abstract: Interstitial free steel with ultrafine-grained (UFG) structure was prepared by high-pressure torsion (HPT). The development of the microstructure as a function of the number of HPT turns was studied at the centre, half-radius and periphery of the HPT-processed disks by X-ray line profile analysis (XLPA), positron annihilation spectroscopy (PAS) and electron microscopy. The dislocation densities and the dislocation cell sizes determined by XLPA were found to be in good agreement with those obtained by PAS. The evolution of the dislocation density, the dislocation cell and grain sizes, the vacancy cluster size, as well as the high-angle grain boundary (HAGB) fraction was determined as a function of the equivalent strain. It was found that first the dislocation density saturated, then the dislocation cell size reached its minimum value and finally the grain size got saturated. For very high strains after the saturation of grain size the HAGB fraction further increased. The PAS investigations revealed that vacancies introduced by severe plastic deformation agglomerated into small clusters consisting of 9-14 vacancies. The evolution of the yield strength calculated from the microhardness as a function of strain was explained by the development of the defect structure. In the second part of this work the creep-resistant AX41 magnesium alloy (Mg-4 wt.% Al-1 wt.% Ca) was processed by method of Equal Channel Angular Pressing (ECAP) up to total of eight passes. The impact of various deformation routes (A, Bc and C), temperature of processing (220 °C and 250 °C) and the initial grain size (10 µm, 190 µm) on the microstructural evaluation and mechanical properties was studied. Microstructural features were characterized by means of light microscopy, electron back-scattering and X-ray diffraction methods. Mechanical properties were investigated in tension at a constant strain rate of 10-4 s-1 in the temperature range of 20-300 °C and by Vickers microhardness testing. Significant grain refinement was observed for all processing conditions. It has been found that average grain size, fraction of the HAGB, dislocation density and texture significantly depends on the number of passes and the experimental parameters of ECAP processing. A model describing the formation of texture during processing through different ECAP routes was proposed. Route A was found to be the most effective processing route from the point of view of grain size refinement and the room temperature strength after 8 passes. The influence of the average grain size, the texture and the dislocation structure on the yield strength at room temperature is discussed in detail. Keywords: interstitial free steel; AX41 magnesium alloy; ultrafine-grained materials; severe plastic deformation; positron annihilation; X-ray diffraction; EBSD
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Tomáš Krajňák 8.91 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Tomáš Krajňák 132 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Tomáš Krajňák 75 kB
Stáhnout Posudek vedoucího doc. RNDr. Kristián Mathis, Ph.D. 51 kB
Stáhnout Posudek oponenta Doc. Ing. Branislav Hadzima, Ph.D. 454 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Ladislav Kalvoda, CSc. 243 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. RNDr. Helena Štěpánková, CSc. 210 kB