diplomová práce

Vysoce entropické slitiny Cantorova typu zpevněné disperzí nitridů

Text práce 2.96 MB Příloha 1.74 MB

Autor práce: Ing. Štěpán-Adam Havlíček

Ak. rok: 2020/2021

Vedoucí: Ing. Hynek Hadraba, Ph.D.

Oponent: Ing. Igor Moravčík, Ph.D.

Abstrakt:

Vysoce-entropické slitiny (HEA – High Entropy Alloy) představují třídu konstrukčních materiálů založených na mísení pěti a více prvků v přibližně ekvi-atomárních poměrech. I přes neujasněnost jejich budoucího použití, představují HEA výrazně novou skupinu konstrukčních materiálů, kterým je v současné době věnována velká pozornost. Jednofá-zové HEA pevnostně selhávají při použití za zvýšených teplot. Zlepšení jejich vysokotep-lotní odolnosti bylo dosaženo vnesením disperze oxidů Al2O3 a Y2O3. Pro generalizaci pozitivního vlivu disperzí na mechanické vlastnosti za zvýšených teplot byly zvoleny čás-tice podobného charakteru.  Jednalo se o disperzní částice nitridů: tvrdostně nekompatibil-ních AlN a tvrdostně kompatibilních BN. Částice byly rovnoměrně distribuovány uvnitř slitin pomocí mechanického legování a zhutněny metodou SPS (Spark Plasma Sintering). Nová konstrukční slitina dosáhla hustoty vyšší jak 96,5 % a přinesla přírůstek meze kluzu za laboratorní teploty až o 67 % a o 40 % za zvýšené teploty, při zachování homogenní distribuce vstupních prášku.

Klíčová slova:

Vysoce-entropická slitina, CoCrFeMnNi, středně-entropická slitina, CoCrNi, nitridická disperze, AlN, BN, zpevnění pomocí částic, mechanické legování, Spark Plasma Sinte-ring.

Termín obhajoby

1.10.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

1) Vlastní obhajoba diplomové práce 2) Posudek vedoucího diplomové práce 3) Posudek oponenta diplomové práce 4) Odpovědi na dotazy oponenta 5) Je germanium vodivé? Odpověděl ke spokojenosti tazatele. 6) Je vizuální rozdíl mezi žíhacími a mechanickými dvojčaty? Odpověděl k úplné spokojenosti tazatele. 7) Tahové zatěžovací křivky byly u některých vzorků předčasně ukončeny. Prováděli se další zkoušky u tohoto materiálu? Odpověděl ke spokojenosti tazatele. 8) Lišila se teoretická hustota slitin CoCrFeMnNi a CoCrNi? Odpověděl ke spokojenosti tazatele. 9) Byla měřena porozita? Odpověděl ke spokojenosti tazatele. 10) Proč jste pro disperzi použili nitridy? Odpověděl ke spokojenosti tazatele. 11) Jak byste nazval entropii, o které se mluví ve Vaší práci? Odpověděl ke spokojenosti tazatele.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Aplikované vědy v inženýrství (M2A-P)

Studijní obor

Materiálové inženýrství (M-MTI)

Složení komise

prof. RNDr. Karel Maca, Dr. (předseda)
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Rudolf Foret, CSc. (člen)
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Hynek Hadraba, Ph.D.

Magisterská práce Bc. Štěpána-Adama Havlíčka byla zaměřena na přípravu a charakterizaci nových typů disperzně zpevněných vysoce- a středně-entropických slitin Cantorova typu, zpevněných nitridickou disperzí. Diplomová práce byla řešena ve spolupráci Skupiny křehkého lomu Ústavu fyziky materiálů AV ČR, v.v.i., Ústavu fyziky plazmatu AVČR, v.v.i. a Ústavu materiálových věd a inženýrství FSI VUT v Brně.

Diplomová práce si kladla za cíl experimentálně ověřit celý řetězec přípravy a charakterizace entropických, nitridickou disperzí zpevněných slitin, tj. mechanické legování prášku, slinování prášku, výrobu zkušebních těles a charakterizaci konečných vlastností takto připravených slitin. Jako experimentální materiál byly zvoleny slitiny Cantorova typu, tj. slitiny CoCrFeMnNi a CoCrNi. Jako disperzní zpevňující fáze byly zvoleny nitridy AlN a BN. Experimentální materiály byly připraveny metodou mechanického legování prášku a následného zhutnění takto získaného prášku metodou spark plasma sintering. Byly připraveny čtyři typy slitin zpevněných nitridickou disperzí a jejich základní mechanické vlastnosti (indentační vlastnosti, tahové vlastnosti) byly pak porovnány s vlastnostmi slitin připravených stejným postupem, ale neobsahujících zpevňující fázi.

Student zvládl jak přípravu experimentálního materiálu, tak hodnocení mikrostruktury a výsledků mechanických testů. Výsledky získané řešením diplomové práce student vhodně okomentoval a diskutoval. Diplomant prováděl experimentální práce a jejich vyhodnocení samostatně pod vedením vedoucího práce. Získané výsledky přináší nové poznatky o možnostech přípravy nových typů disperzně zpevněných entropických slitin, které mohou vést k formulaci nových typů těchto slitin, vhodných k průmyslovému použití.

S přístupem pana Bc. Štěpána-Adama Havlíčka k řešení magisterské práce, s výsledky této práce a jejím zpracováním jsem byl spokojen a proto jsem navrhl hodnocení diplomové práce klasifikačním stupněm „velmi dobře“ (B).
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Známka navržená vedoucím: B

Diplomová práca Bc. Havlíčka sa zaoberala prípravou a charakterizáciou dvoch zliatin so strednou a vysokou entropiou spevnených disperziou nitridických častíc. Teoretická časť práce je venovaná literárnej rešersi zliatin s vysokou a strednou entropiou zameranej na mechanické vlastnosti a vplyv použitej technológie výroby. Následne sa v práci študent venoval popisu technologie práškovej metalurgie pre prípravu disperzne spevnených materiálov.

Experiementálna časť práce je venovaná príprave dokopy 6-tich druhov práškových materiálov ktoré sú následne zhutnené. Na všetkých materiáloch sú ďalej charakterizované mikroštruktúry, fázové zloženie a tvrdosť. Na zhutnených telesách boli mechanické vlastnoti zmerané pomocou ťahových skúšok, dokonca pri dvoch rôznych teplotách (pokojovej teplote a 800 °C). V jednotlivých kapitolách boli výsledky porovnané medzi sebou a nakoniec vyvodené závery.

Diplomová práca celkovo pôsobí od začiatku až po koniec veľmi ucelene a koherentne, je metodicky spracovaná na vysokej úrovni a obsahuje veľké množstvo výsledkov. Téma práce je veľmi aktuálna a originálna. Práca obsahuje rozsiahlu diskusiu výsledkou ktoré su porovnané medzi sebou vrámci práce a tiež s relevantnopu literatúrou. Obzvlášť odceňujem popis a kvantifikáciu spevňujúcich javov v jednotlivých zliatinách. Jediné čo je možné práci vytknúť sú častejšie preklepy (napr. Mriežkový parameter a = 2895 Å). Tak isto niektoré popisky v obrázkoch (EDS paterny) a mierky sú príliš malé nato aby boli ľahko čitateľné.

Diplomová práca splnila všetky stanovené ciele v plnom rozsahu a tiež požiadavky kladené na tento typ práce. Preto ju týmto doporučujem k obhajobe. Na základe predchádzajúceho popisu hodnotím prácu ako výbornú (A).
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A