Vývoj procesu SPD z hlediska zvýšení efektivity metody ECAP

Stanislav Tylšar

Doctoral thesis

Development SPD process terms of increased effectivenes ECAP

Abstract:

Disertační práce se zabývá zvyšováním efektivity vícenásobné plastické deformace (SPD) technologie Equal Channel Angular Pressing (ECAP) pomocí nové progresivní geometrie segmentového nástroje. V úvodní části disertační práce je podrobně popsána problematika a teorie vzniku velmi jemnozrnných materiálů (UFG) a nonomateriálů (NC). U těchto materiálů je v současné době využíváno pro jejich výrobu především extrémní plastické deformace. Pro vznik těchto deformací je využíváno několik známých tak zvaných „top-down“ metod, které jsou založeny na vzrůstající hustotě dislokací během plastické deformace a vzniku jemnozrnné až nanokrystalické struktury. Mezi tyto metody patří i metoda protlačování rovnostranným pravoúhlým kanálem (ECAP). Vývoj, současné trendy a výsledky jsou shrnuty v následujících kapitolách. V další části disertační práce je představena experimentální část, která se zaobírá zvolenými materiály v podobě hořčíkových slitin, laboratorním zařízením a konstrukcí nástrojů ECAP použitých pro experimentální ověření. Tyto speciální segmentové nástroje se šroubovicí vloženou v horizontálním kanálu byly vyvinuty, a jejich konstrukce následně ověřena, na katedře mechanické technologie. V závěrečné části disertační práce jsou prezentovány rozsáhlé výsledky v podobě grafického a tabulkového vyhodnocení záznamů přetvárných odporů a sil potřebných pro protlačení jednotlivých testovaných vzorků společně s dosaženou tvrdostí daných materiálů. Efektivita nové geometrie nástroje ECAP je následně ověřena vyhodnocením mikrostruktury pomocí optického mikroskopu a transmisního elektronového mikroskopu TEM. Závěr práce se věnuje celkovému vědeckému přínosu dosažených výsledků spočívajících v získání nových poznatků o procesu protlačování rovnostranným pravoúhlým kanálem (ECAP), jeho vlivu na vytipované hořčíkové slitiny a možného uplatnění technologie v průmyslové praxi.

Abstract:

The Dissertation thesis deals with efficiency increasing of Severe Plastic Deformation (SPD) of the technology Equal Channel Angular Pressing (ECAP) with the help of progressive geometry of segmental implement. In the introductory part of the Dissertation thesis is described in detail the problem and the theory of formation of Ultra Fine Grain (UFG) and Nanomaterials (NC). At the moment mainly extreme plastic deformation is used for the production of those materials. For the formation of those deformations are used several known so-called “top-down“ methods, which are based on the increasing density of dislocations during plastic deformation and the formation of fine grain to nanocrystalline structure. Among those methods belongs also Equal Channel Angular Pressing (ECAP). The development, current trends and results are summarized in the following chapters. In the next part of the Dissertation thesis is introduced experimental part, which deals with selected materials in the form of magnesium alloys, laboratory equipment and the construction of implements ECAP used for experimental verification. Those special segmental implements with helix inserted in horizontal trench were developed and their construction was verified subsequently on the Department of Mechanical Technology. In the final part of the Dissertation thesis are presented extensive results in the form of graphic and table evaluation of records of deformable resistance and strength needed for extrusion of single tested samples together with achieved hardness of the given materials. The efficiency of the new geometry of the implement ECAP is further verified by evaluation of microstructure due to optical microscope and transmission electron microscopy TEM. The conclusion of the work is dedicated to overall scientific contribution of achieved results based on obtaining new knowledge about the process of Equal Channel Angular Pressing (ECAP), its influence on selected magnesium alloys and possible application in industrial practice

Keywords

metoda ECAP, SPD, Hořčíkové slitiny

Keywords

ECAP method, SPD, Magnesium alloys

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 26. 1. 2017
• Supervisor: Stanislav Rusz
• Reader: Jan Dutkiewicz, Lubomír Čížek, Tibor Donič

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie