Vliv krystalizačních procesů na strukturu a vlastnosti intermetalických sloučenin na bázi Ti-Al

Tomáš Čegan

Disertační práce

Anotace:

Tato disertační práce s názvem “Vliv krystalizačních procesů na strukturu a vlastnosti intermetalických sloučenin na bázi TiAl“ pojednává především o možnostech metalurgické přípravy slitin na bázi -TiAl pokud možno co nejekonomičtějšími metalurgickými postupy, zahrnující technologie přesného lití s využitím korundového kelímku opatřeného mechanickým nátěrem Y2O3 nebo grafitových kelímků a také technologii plasmového tavení ve vodou chlazeném měděném krystalizátoru. V předložené práci je pozornost věnována zejména vlivu technologie a parametrů přípravy na homogenitu, obsah nečistot a intersticiálních prvků a jejich vlivem na mikrostrukturu a mechanické vlastnosti. Práce je však také zaměřena na posouzení vlivu čistého kovového yttria jako legujícího prvku. Cílem práce je především porovnat možnosti zjemnění mikrostruktury legováním yttriem pro několik -TiAl slitin rozdílného složení a s různými typy mikrostruktur, které vznikly tepelným zpracováním za rozdílných podmínek, a určit vliv legování touto přísadou na mechanické vlastnosti. Práce je rozdělena do čtyř hlavních kapitol. První kapitola sumarizuje literární poznatky týkající se možných, nebo již používaných aplikací těchto slitin, popisuje základní metody přípravy, charakterizuje vývoj těchto slitin, základní typy mikrostruktury a popisuje vliv vybraných legujících prvků. Druhá kapitola se zabývá cílemi této disertační práce. Třetí kapitola popisuje použité vstupní materiály a charakterizuje zařízení, postupy a metody, které byly během této práce využity. Poslední kapitola pak charakterizuje dosažené výsledky. Bylo zjištěno, že mikrostruktura i vlastnosti připravených slitin jsou vysoce ovlivněny použitou technologií přípravy. Byly charakterizovány výhody a nevýhody jednotlivých technologií a byl stanoven vliv použité technologie na průběh solidifikace, homogenitu, mikrostrukturní charakteristiky a mechanické vlastnosti. Rovněž byl určen vliv yttria na mikrostrukturu několika rozdílných slitin a byly charakterizovány možnosti zjemnění struktury přídavky tohoto prvku.

Abstract:

This PhD thesis entitled "Effect of crystallisation processes on the structure and properties of inter-metallic TiAl based compounds” deals primarily with the possibilities of metallurgical preparation of alloys based on -TiAl, possibly with the most economic metallurgical processes, including precision casting technology using a corundum crucible coated mechanically by paint Y2O3 or graphite crucibles, as well as technology of plasma melting in water-cooled copper mould. Special attention is in the presented work paid particularly to the influence of technology and homogeneity, and also to the content of impurities and of interstitial elements and their influence on the micro-structure and mechanical properties. The work is, however, aimed also at assessment of the effect of pure metallic yttrium as alloying element. The aim of the work is primarily to compare the possibilities of refinement of micro-structure by yttrium alloying for several -TiAl alloys of different composition and with different types of micro-structures that were formed by heat treatment under different conditions, and to determine the effect of alloying by this additive on mechanical properties. The work is divided into four main chapters. The first chapter summarises the literature findings concerning possible or already used applications of these alloys, it describes the basic methods of their preparation, it characterises development of these alloys, basic types of micro-structures and describes the impact of selected alloying elements. The second chapter deals with the objectives of this dissertation. The third chapter describes the used input materials and it describes the equipment, procedures and methods that were used during this work. The last chapter describes the achieved results. It was established that the micro-structure and properties of the prepared alloys are highly influenced by the technology used for their preparation. Advantages and disadvantages of individual technologies were characterised and effect of the used technology on the course of solidification, homogeneity, micro-structural characteristics and mechanical properties were determined. The influence of yttrium on the micro-structure of several different alloys was also determined and possibilities of structure refinement by additions of this element were characterised.

Klíčová slova

intermetalika TiAl, vakuové indukční tavení, plazmové tavení, mikrostruktura, karbidy, yttrium, mechanické vlastnosti

Keywords

inter-metallics TiAl, vacuum induction melting, plasma melting, micro-structure, carbides, yttrium, mechanical properties

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 4. 11. 2013

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 12. 2013
• Vedoucí: Miroslav Kursa
• Oponent: Juraj Lapin, Ludmila Hyspecká, Dalibor Vojtěch

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doktorský studijní program:
Materiálové vědy a inženýrství