TKACZ, J. Korozní odolnost konstrukčních slitin hořčíku [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2014.

Posudky

Posudek vedoucího

Havlica, Jaromír

Ing. Jakub Tkacz se ve své práci zabýval korozní odolnosti konstrukčních slitin hořčíku, který v současné době je perspektivní zejména pro svou nízkou hustotu a hmotnost výrobků, které se dají použít v široké paletě dopravních systémů automobily, letadla a pod. Z chemicko materialového pohledu je významný příspěvek autora disertační práce pri hodnocení korozní odolnosti povrchú. Dizertant ve své práci dokonale využil možnosti Centra materiálového výzkumu v oblasti experimentálních metod studia a možností, které se nabízely ve spolupráci s pracovišti VUT na Fakultě strojního inženýrství. V průběhu práce projevoval ing. Tkacz zodpovědný přístup k řešení problematiky, v experimentální i teoretické části, k přípravě na zkoušky a také v pedagogickém procesu. Jeho práci a přístup k týmové práci vysoce hodnotím jako výborný.

Navrhovaná známka

Posudek oponenta

Pacal, Bohumil

Slitiny hořčíku jsou v současné době díky svým vlastnostem využívány zejména v dopravním strojírenství, leteckém průmyslu případně i v jiných aplikacích. K jejich zpracování na konkrétní součásti se používají technologie tváření a zejména odlévání. Aplikace hořčíkových slitin a jejich korozní odolnost jsou v současné době jednou z aktuálních oblastí materiálového výzkumu a vývoje, jejichž cílem je úspora hmotnosti konstrukcí. Výzkum a vývoj směřovaný na studium jejich korozní odolnosti ve vztahu k aplikaci vhodných povrchových úprav je předmětem studia výzkumných týmů na celém světě. Proto téma předkládané disertační práce, pokládám za významně aktuální. Práce se zabývá vlivem zvolených druhů povrchových úprav konverzními povlaky na korozní odolnost hořčíkové lité slitiny AZ91 v daných prostředích. Jako korozní ochrana byly zvoleny tři typy konverzních povlaků. Jednalo se o chromátový povlak, který byl konfrontován s nově navrženými manganistano-fosfátovými a fluoridovými konverzními povlaky. Kvalita povlaků a jejich korozní odolnost byla nejprve ověřována ponorovými zkouškami v korozním prostředí roztoku 3,5% chloridu sodného a následně měřením potenciodynamických křivek. Práce je zpracována v rozsahu 222 stran a je rozdělena do šestnácti kapitol. Z hlediska obsahu ji lze rozdělit do následujících částí – teoretické části, tří samostatných kapitol experimentů a vyslovení závěrů. Členění práce je systematické a přehledné. Teoretická část obsahuje rozsáhlé zpracování potřebných informací z literárních zdrojů (73 stran), které se týkají různých typů hořčíkových slitin, možných způsobů povrchových úprav i průběhu jejich korozní degradace v daných prostředích. Poté byly vytýčeny cíle práce, které jsou jasně definovány. V experimentální části jsou podrobně popsány použité metody přípravy vzorků, parametry povrchových úprav a experimentální postupy, včetně problémů při přípravě chromátového konverzního povlaku. Výsledky postupů měření potenciodynamických křivek byly nejprve ověřovány a optimalizovány na zinkovém povlaku aplikovaném na ocelové podložce. Poté bylo přistoupeno k měřením na vzorcích slitiny AZ91 s navrženými konverzními povlaky. Přínosem práce jsou vypracované a zvládnuté postupy přípravy povlaků a metodiky korozních zkoušek. Mezi zajímavé výsledky patří například zjištění, že pro posouzení korozních charakteristik slitiny AZ91 bez povlaku se ukázala vhodná metoda panenských křivek, která se ukázala neúčinnou pro měření slitin s konverzními povlaky. Za podstatné lze považovat skutečnost, že u vzorků s konverzními povlaky se k posouzení jejich korozní odolnosti jeví výhodná kombinace dvou metod měření a to nejprve naměřit hodnoty pomocí cyklické volumetrie a poté zjišťovat panenské anodické křivky. Ten postup velmi dobře charakterizuje účinek provedené povrchové úpravy ve zvoleném korozním prostředí. Práce je zpracována pečlivě a bez závažnějších chyb, prezentované výsledky jsou dokumentovány na velmi dobré úrovni z hlediska obrazové dokumentace i z hlediska zpracování výsledků. Rozsah použité literatury a její citace z období posledních 15 let v textu teoretické i výsledkové části (151 citací) svědčí o pečlivém a systematickém přístupu k zadanému tématu. Autor v průběhu řešení disertační práce provedl řadu náročných experimentů a následně velké množství strukturních analýz povrchů i řezů a dalších měření. Při přípravě experimentálního materiálu a strukturních analýzách použil experimentální postupy a měření, které vyžadovaly zvládnutí jak nejmodernějšího přístrojového vybavení, tak vypracování nových metod zpracování a vyhodnocení naměřených údajů. Teoretická část, dosažené výsledky, způsob a úroveň zpracování a jejich interpretace svědčí o tom, že autor je schopna samostatné vědecké práce v oboru chemie, technologie a vlastností materiálů. Předložená práce představuje materiál, který lze využít k publikování získaných výsledků. Řada dílčích výsledků již byla uvedena v 16 publikacích, kde je ing. Tkacz uveden jako hlavní autor nebo spoluautor. Závěrečné hodnocení: Předkládaná disertační práce svědčí o zvládnutí náročných experimentů i interpretace dosažených výsledků. Autor práce prokázal, že má předpoklady pro samostatnou vědeckou práci. Cíle zadané práce byly splněny. Na základě dosažených výsledků doporučuji doktorskou práci k obhajobě a v případě úspěšného obhájení udělit autorovi akademický titul Ph.D.

Navrhovaná známka

Otázky

Hadzima, Branislav

Predložená dizertačná práca je orientovaná na problematiku hodnotenia koróznej odolnosti konštrukčných zliatin horčíka, s hlavným zameraním na zliatinu typu Mg-Al-Zn. Autor sa v práci zaoberá úpravou povrchu zliatiny tvorbou rôznych typov konverzných vrstiev. Veľká časť práce je zameraná metodicky na elektrochemické spôsoby hodnotenia koróznych charakteristík povrchu skúmaného materiálu. Modifikácia povrchu horčíkových zliatin za účelom zmeny úžitkových vlastností je za posledných 20 rokov v popredí záujmu výskumných skupín na celom svete. Ide teda o vysokoaktuálnu tému v študijnom odbore s cieľom dosiahnuť zlepšenie vlastností a aplikovateľnosť skúmaného materiálu v technickej praxi. Ing. Jakub Tkacz sa vo svojej práci zameral na stanovenie najoptimálnejších podmienok pre tvorbu konverzných vrstiev na báze fosfátu (manganistano-fosfátová vrstva), chrómatu a fluoridu rôznymi postupmi. Ako experimentálny materiál použil horčíkovú zliatinu AZ91 a po zoptimalizovaní postupov vytvárania jednotlivých vrstiev použil na ich hodnotenie elektrochemické skúšky na báze lineárnej polarizácie, cyklickej polarizácie popr. kombinovaných polarizačných metód. Významnou súčasťou experimentálnej časti práce je stanovenie metodiky merania elektrochemických skúšok. Autor realizoval veľké množstvo experimentov, ktorých výsledkom je odvodenie najvhodnejších podmienok pre opakovateľnosť meraní. Je možné skonštatovať, že riešením dizertačnej práce vznikli originálne výsledky. Dizertačná práca predstavuje spis na 222 stranách, príčom posledných 20 strán tvoria prílohy dizertačnej práce. Po formálnej stránke práca vyhovuje predpisom, pri jej riešení bolo použitých 151 literárnych prameňov, čo je dostatočne veľké množstvo na predkladaný typ práce. Veľká časť literárnych prameňov pochádza z obdobia posledných 10 rokov. Z hľadiska systematickej práce doktoranda chcem vyzdvihnúť, že autor v dizertačnej práci čerpal aj z vlastných publikovaných prác, čo naznačuje priebežné publikovanie výsledkov počas jeho štúdia na školiacom pracovisku. V použitej literatúre sa nachádza 11 odkazov na publikované práce Ing. Tkácza. Práca je rozdelená do 18 hlavných kapitol, pričom prvú kapitolu predstavuje úvod práce a posledné dve zoznam literatúry a použitých skratiek. Spracovanie hodnotenej práce je na veľmi dobrej štylistickej úrovni, s relatívne nízkym počtom preklepov resp. gramatických chýb, ktoré ale v žiadnom prípade neovplyvňujú úroveň práce z hľadiska úpravy. Z hľadiska grafickej úpravy je práca vhodne doplňovaná náčrtmi, schémami, fotografiami. Úprava obrázkov nie je síce jednotná, ale všetky obrázky sú použité vhodne. V experimentálnej časti sa nachádza veľké množstvo grafov, ktorých formát je podľa môjho názoru zvolený nevhodne – ťažká čitateľnosť malých obrázkov. Prvá časť práce pozostávajúca z kapitol 1-5 je zameraná teoreticky. Veľmi krátka kapitola č. 1 je zameraná na popis základných vlastností horčíka. Tieto základné údaje, v ktorých sa nespomína napr. korózna odolnosť čistého horčíka mohli byť súčasťou podstatne rozsiahlejšej kapitoly č. 2 zameranej na zliatiny horčíka. Autor tu popisuje základné vlastnosti zliatin horčíka, ich označovanie podľa ASTM resp. ČSN EN. Najrozsiahlejšiu časť kapitoly tvorí popis vplyvu jednotlivých prísadových prvkov vrátane popisu vlastností najvýznamnejších zliatin horčíka. Záver kapitoly je tvorený stručným popisom najpoužívanejších spôsobov odlievania Mg zliatin. V kapitole č. 3 sa Ing. Tkacz venuje popisu a rozdeleniu korózie a na to nadväzuje definovanie termodynamiky a kinetiky koróznych procesov. Ďalšia časť kapitoly je venovaná popisu koróznej odolnosti zliatin horčíka v rôznych prostrediach a podmienkach. Záver kapitoly je venovaný elektrochemickým metódam hodnotenia koróznej odolnosti. Kapitola č. 4 sa zameriava na popis protikoróznej ochrany horčíkových zliatin. Informácie v kapitole sú hĺbkové, zamerané na rôzne druhy vrstiev – konverzné, kompozitné. Sú tu uvedené konkrétne výsledky výskumov na základe podrobného literárneho prieskumu. Záver kapitoly tvorí popis tvorby vrstiev pre ortopedické aplikácie. Z teoretickej časti práce je táto kapitola spracovaná na najlepšej – vynikajúcej úrovni. Posledná teoretická kapitola (č.5) je zhrnutím teoretických poznatkov. Po teoretickej časti nasleduje kapitola č. 6, v ktorej Ing. Jakub Tkacz definuje ciele práce. Ciele sú definované rozsiahlo vrátane skutočností, ktoré viedli k ich zadefinovaniu. Na dizertanta mám preto požiadavku, aby jednoznačne zadefinoval hlavný dizertabilný cieľ práce. Druhú, experimentálnu časť dizertačnej práce Ing. Jakuba Tkacza tvorí 9 kapitol, vrátane záverov dizertačnej práce. Experimetnálna časť práce pozostáva z troch celkov, z ktorých prvý bol riešený počas pobytu dizertanta na TU Viedeň. V tejto časti práce sa autor zameral na prípravu Mn-P vrstiev a fluoridových vrstiev (z HF), odvodenie správnych postupov a podmienok a následné hodnotenie elektrochemických charakteristík Mg zliatin s vrstvami aj bez vrstiev pomocou zariadenia typu Solartron. Autor stanovil experimentálne aj podmienky merania na aparatúre na TU Viedeň pri rôznych rozsahoch merania prúdu. Podľa môjho názoru je táto časť uvádzaných výsledkov zbytočná, z hľadiska dizertačnej práce stačilo uviesť výsledné polarizačné krivky pri optimálnej hodnote rozsahu merania prúdu (20 mA). V ďalšej experimentálnej časti (II) sa Ing. Tkacz zameral na stanovenie podmienok a postupov pre tvorbu manganistano-fosfátových vrstiev, chromátových vrstiev a fluoridových vrstiev (z Na[BF4]) na školiacom pracovisku v Brne. Autor využil získané skúsenosti zo stáže vo Viedni a na prípravu chromátovej vrstvy odvodil modifikovaný postup pre dosiahnutie požadovanej kvality. Taktiež na prípravu fluoridovej vrstvy použil iný postup, ktorý na základe literárneho prieskumu vykazuje lepšie vlatnosti – tvorba vrstvy v tavenine soli s následným vyváraním. Korózne vlastnosti dizertant následne hodnotil ponorovými skúškami (len pre zliatinu bez vrstvy a s Mn-P vrstvou) a elektrochemickými metódami pomocou zariadenia Bio-Logic VSP-300. Vzhľadom na veľký rozptyl výsledkov sa autor v značnej časti experimentálnej časti II venuje metodike merania a odvodeniu správneho postupu na dosiahnutie reprodukovateľnosti elektrochemických meraní. Túto metodiku optimalizuje na pozinkovaných oceľových plechoch a postupmi, ktoré odstraňujú nepriaznivý vplyv rozpusteného kyslíka v roztoku. Tretia časť experimentov dizertačnej práce sa zameriava na hodnotenie koróznej odolnosti vrstiev na zliatine AZ91 elektrochemickými metódami. Autor využíva metódy panenských katódových kriviek, metódu lineárnej polarizácie, metódu cyklickej voltametrie a metódu kombinovaných kriviek anódovým smerom. Ing. Takacz stanovil korózne charakteristiky a vplyv parametrov merania (rýchlosť merania) na hodnoty týchto charakteristík. Po výsledkoch experimentálnej časti uvádza Ing. Tkacz závery, ku ktorým dospel pri riešení svojej dizertačnej práce. Sú zhrnutím výsledkov, analýz a interpretácií uvádzaných v predchádzajúcich častiach práce. Chcel by som požiadať dizertanta aby odprezentoval podľa jeho výberu najdôležitejší záver svojej práce. Záverom konštatujem, že stanovené ciele dizertačnej práce boli splnené. Práca má veľmi dobrú odbornú úroveň s uvedením veľkého množstva výsledkov a autor práce preukázala schopnosť samostatne vedecko-výskumne pracovať. Predložená práca spĺňa požiadavky na doktorskú dizertačnú prácu a prináša nové poznatky v študijnom obore Chémie, technológie a vlastnosti materiálů. Prácu doporučujem k obhajobe a po úspešnej obhajobe odporúčam Ing. Jakubovi Tkaczovi udeliť akademický titul „Philosophiae doctor“.

Navrhovaná známka

Otázky

eVSKP id 68133