Vliv vodíku na fyzikální a mechanické vlastnosti slitin na bázi Ti s jevem tvarové paměti

Petr Štěpán

Doctoral thesis

Effect of hydrogen on physical and mechanical properties of Ti based shape memory alloys

Abstract:

V disertační práci „Vliv vodíku na fyzikální a mechanické vlastnosti slitin na bázi Ti s jevem tvarové paměti“ byl sledován vliv vodíku na fyzikálně-mechanické vlastnosti, mikrostrukturní charakteristiky a transformační charakteristiky tvarově paměťového jevu dvou binárních slitin Ti-Nb s obsahem Nb 22 a 25 at.%. Vzorky byly podrobeny různým režimům tepelného zpracování v argonové a/nebo vodíkové pecní atmosféře. Mimo jiné byly ověřeny různé metodiky přípravy metalografických výbrusů a možná činidla pro vhodné naleptání mikrostruktury vzroků. Osnova disertační práce je rozdělena do několika kapitol. Kapitoly věnované teoretické části pojednávají o principu tvarově paměťového jevu, základním rozdělení titanových slitin, jejich aplikačního využití včetně a užití pro biokompatibilní aplikace, dále je zde zahrnuta obecná charakteristika binární slitiny Ti-Nb s rozborem stabilních a metastabilních fázových produktů rozpadu β fáze a vliv vybraných legujících prvků na vlastnosti β-Ti slitin na bázi Ti-Nb. Praktická část je věnována přípravě experimentálních slitin, popisuje vybavení a zařízení, metody a postupy, které byly během této práce využity. Rovněž zahrnuje experimentální výsledky a jejich diskuzi. Bylo provedeno: studium mikrostruktury, kvantitativní analýza chemického složení vzorků, měření mikrotvrdosti, stanovení obsahu vodíku a měření transformačních křivek.

Abstract:

In this PhD thesis “Influence of hydrogenium on mechanical property of Ti based alloy with shape memory effect” was followed up the effect of hydrogen on the physical and mechanical properties, microstructural characteristics and transformation characteristics of shape memory effect in two TiNb alloys with 22 at.% and 25 at.% of niobium. Specimens of both alloys were heat treated with various regimes in flowing argon gas and/or flowing hydrogen gas. Among other things were tested different metods of preparation of metallographic sections and suitable etchants for suitable microstructure etching. Synopsis of dissertation thesis is divided into several chapters. The chapters devoted to the theoretical part which deals with the principle of shape memory effect, general division of titanium alloys and their application use, including use for biocompatible applications, there is also included general characteristics of binary alloys Ti-Nb with analysis of stable and metastable product of β phase transformation and effects of selected alloying elements on the properties of β-Ti alloys based on Ti-Nb. The practical part of the thesis deals with the preparation of experimental alloys, describes the equipment, procedures and methods that were used during this work. It also includes experimental results and their discussion. It was performed: study of microstructure, quantitative analysis chemical composition of the samples, microhardness measurement, determination of the hydrogen content, tensile tests and measurement of the transformation curves.

Keywords

titan, niob, vodík, slitina, paměťový jev, tvarová paměť, martenzit, transformace, biokompatibilní, plazmová metalurgie, mikrostrukturní, mikrotvrdost, DTA, SEM

Keywords

titanium, niobium, hydrogenium, alloy, mamory effect, shape memory, martensite, transformation, biocompatibility, plasma metallurgy, micro-structure, microhardness, DTA, SEM

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 10. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 9. 12. 2015
• Supervisor: Monika Losertová
• Reader: Tomáš Podrábský, Jaroslav Sojka, Dalibor Vojtěch

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme:
Materiálové vědy a inženýrství