Vliv podmínek mechanického legování na kontaminaci práškových směsí a bulk materiálů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá vlivem procesních parametrů na úroveň kontaminace práškových materiálů vyráběných metodou mechanického legování. Pro tyto účely byly pomocí vysoce energetického mletí v mlýnu připravovány austenitická korozivzdorná ocel AISI 316 L a vysoce-entropická slitina (HEA) CoCrFeNi. Přičemž oba tyto materiály byly postupně mlety v atmosférách argonu a dusíku v rozsahu od 5 do 30 hodin. Vybrané práškové vzorky byly následně zhutněny pomocí metody Spark plasma sintering (SPS). U vzorků s různými délkami mletí byla provedena pomocí spalovacích analyzátorů chemická analýza obsahů uhlíku, kyslíku a dusíku. Byly také měřeny rozdíly v chemickém složení práškových vzorků a jim příslušejících hutných („bulk“) těles. Následná mikrostrukturní analýza, zaměřená především na přítomnost oxidů a karbidů, byla provedena s využitím rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). U všech analyzovaných vzorků byl pozorován nárůst obsahů uhlíku s délkou jejich mletí. Tato kontaminace je přisuzována použití mlecího vybavení z nástrojové oceli AISI D2 (obsahující 1,55 hm. % uhlíku). Ke zvýšení obsahů uhlíku zkoumaných vzorků došlo také v rámci jejich slinutí pomocí metody SPS. Mletí v atmosféře N2 vedlo u vzorků HEA i AISI 316 L k vyšší úrovni kontaminace než v případě mletí v Ar.
This thesis deals with the influence of process parameters on the contamination level of powder materials produced by mechanical alloying (MA) technology. For this purpose austenitic stainless steel 316 L and equiatomic CoCrFeNi high-entropy alloy (HEA) were prepared by high-energy ball milling. Both materials were milled in argon and nitrogen atmospheres from 5 to 30 hours. Spark plasma sintering method (SPS) was then used for consolidation of chosen powder samples. Chemical analysis of contamination within MA was carried out using combustion analysers for determination of carbon, oxygen, and nitrogen contents after different lengths of milling. Also differences in chemical composition of powder and corresponding bulk samples were measured. The microstructure analysis using scanning electron microscopy (SEM) of both powder and bulk materials was executed with focus on oxide and carbide presence and dispersion. Increasing content of carbon with increasing milling time was observed across all measured samples. This contamination is attributed to using milling vial made of tool steel AISI D2 (containing 1,55 wt. % of carbon). Increase of carbon content within consolidation using SPS was also observed. Milling of specimens using N2 as milling atmosphere caused higher contamination level in both AISI 316 L and HEA compared to milling in argon.
This thesis deals with the influence of process parameters on the contamination level of powder materials produced by mechanical alloying (MA) technology. For this purpose austenitic stainless steel 316 L and equiatomic CoCrFeNi high-entropy alloy (HEA) were prepared by high-energy ball milling. Both materials were milled in argon and nitrogen atmospheres from 5 to 30 hours. Spark plasma sintering method (SPS) was then used for consolidation of chosen powder samples. Chemical analysis of contamination within MA was carried out using combustion analysers for determination of carbon, oxygen, and nitrogen contents after different lengths of milling. Also differences in chemical composition of powder and corresponding bulk samples were measured. The microstructure analysis using scanning electron microscopy (SEM) of both powder and bulk materials was executed with focus on oxide and carbide presence and dispersion. Increasing content of carbon with increasing milling time was observed across all measured samples. This contamination is attributed to using milling vial made of tool steel AISI D2 (containing 1,55 wt. % of carbon). Increase of carbon content within consolidation using SPS was also observed. Milling of specimens using N2 as milling atmosphere caused higher contamination level in both AISI 316 L and HEA compared to milling in argon.
Description
Keywords
kontaminace, mechanické legování, spark plasma sintering, rastrovací elektronový mikroskop, spalovací analýza, vysoce-entropická slitina, korozivzdorná austenitická ocel, mlecí atmosféra, CoCrFeNi, contamination, mechanical alloying, spark plasma sintering, scanning electron microscope, combustion infrared detection, high-entropy alloy, austenitic stainless steel, milling atmosphere, CoCrFeNi
Citation
KUBÍČEK, A. Vliv podmínek mechanického legování na kontaminaci práškových směsí a bulk materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Materiálové inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Karel Maca, Dr. (předseda)
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc. (místopředseda)
Ing. Martin Zelený, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jan Kohout, CSc. (člen)
prof. Mgr. Tomáš Kruml, CSc. (člen)
Date of acceptance
2020-07-14
Defence
- vlastní obhajoba diplomové práce
- posudek vedoucího
- posudek oponenta
- odpovědi na dotazy oponenta
- otázky z komise
: proč byly použity dané prášky - zodpovězeno
: proč v čase roste koncentrace kyslíku a nezůstává na počáteční hodnotě - zodpovězeno
: co je to termit - zodpovězeno
: kontaminace prášku uhlíkem - zodpovězeno
: dal by se proces žíhání prášku v redukční atmosféře spojit s operací SPS - zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení