Vliv krystalizačních procesů na strukturu a vlastnosti intermetalické sloučeniny Ni3Al

Martin Pohludka

Doctoral thesis

Effect of Solidification processes on Structure and Properties of the Ni3Al Intermetallic Compound

Abstract:

V disertační práci „Vliv krystalizačních procesů na strukturu a vlastnosti intermetalické sloučeniny Ni3Al“ jsou porovnány metody gravitačního a odstředivého lití a proces směrové krystalizace, které byly použity k přípravě experimentálních slitin. Získané poznatky přispěly k pochopení vzniku mikrostruktury binárních slitin Ni-Al o 22 až 25 at. % hliníku a změny její morfologie v průběhu řízené krystalizace při rychlostech od 10 do 70 mm/h a konstantním teplotním gradientu 75 °C/cm. Zvláštní pozornost je věnována slitině Ni-22Al včetně účinku legování borem v koncentraci 0,24 a 1 at. % a vlivu této koncentrace na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti, stanovené tahovými a creepovými zkouškami. Získané poznatky byly prezentovány na odborných konferencích a publikovány v odborných časopisech. Osnova disertační práce je rozdělena do několika kapitol. Kapitoly věnované teoretické části pojednávají o problematice vzniku fáze Ni3Al, o její struktuře a vlastnostech, o křehkém lomu polykrystalické Ni3Al za pokojové teploty a pozitivním účinku boru na redukci křehkosti, dále pak o creepu slitin na bázi Ni3Al a nakonec o metodách jejich přípravy. Praktická část disertační práce se zabývá mikrostrukturou experimentálních slitin, analýzou chemického složení, mikrostrukturní selekční mapou, kvantitativní obrazovou analýzou, pórovitostí, mikrotvrdostí, povrchovým napětím a mechanickými zkouškami, jmenovitě tahovou a creepovou zkouškou.

Abstract:

Technologies of gravity and centrifugal casting together with application of directional solidification process, which were used for preparation of experimental alloys, are compared in this dissertation thesis named “The effect of solidification processes on structure and properties of the Ni3Al intermetallic compound”. Gain knowledge has contributed to the understanding of microstructure formation of the Ni-Al material containing from 22 to 25 at.% of aluminum and to the change of its morphology during controlled solidification at the rates from 10 to 70 mm/h and constant thermal gradient of 75 °C/cm. Special attention is given to the Ni-22Al alloy including the effect of boron alloying with concentrations of 0.24 and 1 at.% and to the effect of these concentrations on microstructure and mechanical properties, determined by tensile and creep tests. The conclusion were presented at scientific conferences and published in specialized journals. Synopsis of dissertation thesis is divided into several chapters. The chapters devoted to the theoretical part deals with the issue of Ni3Al phase formation, its structure and properties, brittle fracture of polycrystalline Ni3Al at room temperature and the positive effect of boron to reduce brittleness, then the creep of alloys based on Ni3Al and finally the methods of their preparation. The practical part of the thesis deals with the experimental alloy microstructure, chemical composition analysis, microstructure selection map, quantitative image analysis, porosity, microhardness, surface tension and mechanical tests, namely tensile and creep tests.

Keywords

slitiny na bázi Ni3Al, bor, směrová krystalizace, tahová zkouška, creepová zkouška

Keywords

alloys based on Ni3Al, boron, directional solidification, tensile test, creep test

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 7. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 19. 11. 2014
• Supervisor: Miroslav Kursa
• Reader: Ludmila Hyspecká, Svätoboj Longauer, Dalibor Vojtěch

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme:
Materiálové vědy a inženýrství