Pokročilé kompozitní konstrukční oceli pro použití v taveninách těžkých kovů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Cílem disertační práce byla příprava nových, pokročilých typů ODS ocelí s předpokládaným použitím v prostředí tavenin těžkých kovů. Byla ověřena možnost nového směru tvorby oxidické disperze v mikrostruktuře ODS ocelí metodou vnitřní oxidace prvků. Metodou vnitřní oxidace prvků byly připraveny nové typy ODS ocelí zpevněných komplexními oxidy na bázi prvků z III. B a IV. B skupiny. Na základě analýzy poškození ODS ocelí v prostředí LBE byla navržena ochrana povrchu ODS oceli pomocí oxidické ochranné vrstvy. ODS ocel chráněná oxidickou vrstvou byla následně podrobena koroznímu testu v LBE. Pro experimenty byly zvoleny tři třídy chromových ocelí: feriticko-martenzitická ocel 9Cr1WMnVTa a feritické oceli 14CrWTi a 17Cr1Mo. Byly připraveny oceli bez oxidické disperze a oceli zpevněné oxidickou disperzí na bázi Y-Ti-O. Na připravených ocelích byla provedena série mechanických testů, které měly ukázat efektivitu působení oxidické disperze připravené metodu vnitřní oxidace a metodou přímého přidání oxidů. Bylo zjištěno, že oxid s výrazně vyšší tvrdostí nelze v průběhu mechanického legování plně rozrušit a vytvořit tak jemnou oxidickou disperzi. Bylo ověřeno, že oxidickou disperzi lze vytvořit jak z čistého prvku (vnitřní oxidaci), tak i přímým přidáním oxidu. Byly připraveny stejné typy ocelí zpevněných novými typy komplexních oxidů na bázi Y, Ce, Hf, La, Sc a Zr. Chemické analýzy prokázaly, že všechny přidané prvky mohou vytvořit komplexní oxidy yttria a přidaného prvku. Byly provedeny výpočtové analýzy vlivu matrice a oxidické fáze na zpevnění oceli na základě důkladné analýzy mikrostruktury připravených ODS ocelí. Bylo zjištěno, komplexní oxidy dokáží velmi efektivně zvýšit pevnost ocelí za pokojových a zejména za zvýšených teplot. Na základě provedených korozních testů 14Cr ODS oceli v prostředí tavenin Pb a LBE byla navržena ochrana povrchu ODS ocelí pomocí oxidické povrchové vrstvy. Účinnost ochranné vrstvy byla ověřena vysokoteplotním korozním testem oceli PM2000 v prostředí LBE. V průběhu korozního testu nedošlo k poškození ochranné vrstvy, i když došlo k prostupu atomů olova a bismutu oxidickou vrstvou.
Doctoral thesis was focused on preparing of new advanced ODS steels for use in heavy metal liquids enviroments. Possibility of new course for creating oxide dispersion in microstructure was verified by the course of internal oxidation of elements. By the internal oxidation method were prepared new ODS steels strengthened by complex oxides which were created by elements of IIIB and IVB group of elements. Based on analysis of damage ODS steels in LBE were designed surface protection of ODS steel by the oxide layer. The ODS steel protected by oxide layer was subjected to a corrosion test in LBE. For the experiments were chosen class of chromium steels: ferritic-martensitic steel 9Cr1WMnVTa and ferritic steels 14CrWTi and 17Cr1Mo. Steels without oxide dispersion and steel strenghtened by the dispersion based on Y-Ti-O oxides were prepared. On the steels were made series of mechanic tests which should reveal the effectivity of oxide dispersion on the strenght of steel prepared by the internal oxidation method and by the direct addition of oxide elements. It was found that significantly harder oxide material couldn't be fully disrupted through the mechanical alloying and fine oxide dispersion couldn't be created. There was verified fine oxide dispersion could be created by the internal oxidation method and by the direct adding of oxide elements. Same kind of steels strenghtened by new kind of complex oxides based on Y, Ce, Hf, La, Sc and Zr were prepared. The chemical analyses have proven that all added elements could created complex oxide by the reaction with yttrium. The computational analyses for observing of matrix influence and oxide phase influence on strenghtening of steels were performed. These computational analyses were based on microstructural analyses of ODS steels. There was found that the oxide particles could very effectively improve strenght of steels at room temperature and especialy at high temperature. Based on corrosion tests of 14Cr ODS steel in liquid Pb and LBE enviroment were designed surface protection of ODS steel. The effectiveness of protective layer was verified by the high temperature corrosion test of PM2000 in LBE. No damage of oxide layer was observed although Pb and Bi diffused through protective layer.
Doctoral thesis was focused on preparing of new advanced ODS steels for use in heavy metal liquids enviroments. Possibility of new course for creating oxide dispersion in microstructure was verified by the course of internal oxidation of elements. By the internal oxidation method were prepared new ODS steels strengthened by complex oxides which were created by elements of IIIB and IVB group of elements. Based on analysis of damage ODS steels in LBE were designed surface protection of ODS steel by the oxide layer. The ODS steel protected by oxide layer was subjected to a corrosion test in LBE. For the experiments were chosen class of chromium steels: ferritic-martensitic steel 9Cr1WMnVTa and ferritic steels 14CrWTi and 17Cr1Mo. Steels without oxide dispersion and steel strenghtened by the dispersion based on Y-Ti-O oxides were prepared. On the steels were made series of mechanic tests which should reveal the effectivity of oxide dispersion on the strenght of steel prepared by the internal oxidation method and by the direct addition of oxide elements. It was found that significantly harder oxide material couldn't be fully disrupted through the mechanical alloying and fine oxide dispersion couldn't be created. There was verified fine oxide dispersion could be created by the internal oxidation method and by the direct adding of oxide elements. Same kind of steels strenghtened by new kind of complex oxides based on Y, Ce, Hf, La, Sc and Zr were prepared. The chemical analyses have proven that all added elements could created complex oxide by the reaction with yttrium. The computational analyses for observing of matrix influence and oxide phase influence on strenghtening of steels were performed. These computational analyses were based on microstructural analyses of ODS steels. There was found that the oxide particles could very effectively improve strenght of steels at room temperature and especialy at high temperature. Based on corrosion tests of 14Cr ODS steel in liquid Pb and LBE enviroment were designed surface protection of ODS steel. The effectiveness of protective layer was verified by the high temperature corrosion test of PM2000 in LBE. No damage of oxide layer was observed although Pb and Bi diffused through protective layer.
Description
Citation
HUSÁK, R. Pokročilé kompozitní konstrukční oceli pro použití v taveninách těžkých kovů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální a materiálové inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Karel Maca, Dr. (předseda)
doc. Dr. Ing. Petr Haušild (člen)
Ing. Monika Vilémová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vít Jan, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2019-04-11
Defence
Prezentace k obhajobě DDP byla přehledná a provedena v časovém limitu. Doktorand seznámil komisi s motivací práce a s jejími vybranými klíčovými výsledky. Přednesené závěry stručně vystihovaly podstatu získaných nových výsledků. Doktorand měl připravené odpovědi na otázky oponentů formou prezentace a zodpověděl je ke spokojenosti přítomných oponentů. V obecné diskusi uspokojivěe odpověděl na otázky ostatních členů komise.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení