Příprava a analýza nanooxidy zpevněných slitin

Bc. Jiří Vlach

Master's thesis

Preparation and analysis of oxide-dispersion strengthened alloys

Abstract:

Nanooxidy zpevněné slitiny jsou perspektivními materiály, které mají výbornou pevnost v tahu a odolnost vůči tečení (creepu) při vysokých teplotách. Při výrobě těchto materiálů se však vyskytuje velké množství faktorů, které mohou ovlivnit výsledné vlastnosti těchto slitin. Tato práce je věnována studiu nanooxidy zpevněné oceli na bázi Fe-Cr-Al-Y2O3 technikou výpočetní rentgenové tomografie, doplněnou skenovací elektronovou mikroskopií a informacemi o mechanických vlastnostech získanými tahovou zkouškou. Příprava vzorků této oceli proběhla při rozdílných odplyňovacích teplotách, jejichž vliv na strukturní a mechanické vlastnosti vzorků byl studován. Výše uvedené techniky zjistily několik trendů souvisejících s měnící se odplyňovací teplotou a poskytly jejich objasnění. Bylo zjištěno, že procentuální zastoupení porozity v objemu vzorků se zvyšuje se zvyšující se teplotou odplynění při přípravě vzorků, zároveň však tato teplota nemá přímý vliv na průměrnou velikost pórů. Co však na ni vliv má, je pevnost slitiny v tahu, jejíž zvýšená hodnota způsobuje vznik větších pórů. Dalším ze zjištěných trendů je rostoucí pevnost v tahu s rostoucí odplyňovací teplotou. Tento trend má však své limity, jelikož vliv odplyňovací teploty 900 °C na vlastnosti oceli je již značně negativní

Abstract:

Oxide-dispersion strengthened alloys are perspective materials having excellent tensile strength and creep resistance even at high temperatures. However, during their preparation, many factors can significantly influence their final properties. This thesis is focused on the study of Fe-Cr-Al-Y2O3 based oxide-dispersion strengthened alloy using computed X-ray tomography, accompanied by scanning electron microscopy and also information about mechanical properties gathered using tensile tests. Samples of this alloy were prepared at different degassing temperatures whose influence on structural and mechanical properties was studied. A combination of the above-mentioned techniques identified several trends related to changing degassing temperature and provided their explanation. It was found that the increase in degassing temperature resulted in an increased volume percentage of porosity in the sample. However, this temperature does not directly influence the average pore size. On the other hand, it was figured out that the average pore size is affected by tensile strength, whose higher values cause bigger pores. Another identified trend is the increasing tensile strength with increasing degassing temperature. This trend, however, is not limitless because the influence of degassing temperature of 900 °C on the properties of this alloy is widely negative.

Keywords

výpočetní rentgenová tomografie, creep, skenovací elektronová mikroskopie, tahové zkoušky, nanooxidy zpevněné slitiny, mechanické legování, X-ray computed tomography, scanning electron microscopy, tensile tests, oxide-dispersion strengthened alloys, mechanical alloying

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 16. 6. 2022
• Supervisor: doc. Mgr. Jana Pavlů, Ph.D.
• Reader: Ing. Ivo Kuběna, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Material Chemistry