Příprava a charakterizace pokročilých žárově stříkaných povlaků na hořčíkových slitinách
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Předkládaná dizertační práce se zabývá charakterizací povlaků připravených metodami žárového stříkání HVOF a APS na Mg slitinách AZ31 a AZ91. V teoretické části dizertační práce jsou podrobně charakterizovány Mg substráty použité v experimentální části. Dále jsou zde popsány materiály a povlaky na bázi kovů – NiCrAlY a FeCrNiMoSiC, kovokeramiky – WC-CoCr a keramiky – YSZ. Teoretickou část zakončuje rešeršní studie týkající se charakterizace žárově stříkaných povlaků na Mg slitinách. Na základě teoretických znalostí byla provedena charakterizace Mg substrátů a deponovaných povlaků, a to z hlediska morfologie povrchu, mikrostruktury a chemického složení, kde bylo využito metod světelné (LM) a elektronové mikroskopie s energiově dispersní spektroskopií (SEM+EDS). Fázové složení povlaků bylo analyzováno metodou rentgenové difrakce (XRD). Difrakce odpovídající deponovaným povlakům byly porovnány s původními prášky – výchozími materiály pro nástřik povlaků. U jednotlivých nástřiků i substrátů byla provedena charakterizace z hlediska mechanických a tribologických vlastností, kdy bylo provedeno stanovení tvrdosti a mikrotvrdosti povlaků, stanovení koeficientu tření a míry opotřebení. Poslední kapitola experimentální části dizertační práce se zabývá hodnocením elektrochemických korozních vlastností pomocí potenciodynamických měření v 3,5% NaCl. U exponovaných vzorků bylo následně provedeno hodnocení povrchu a rozhraní povlak/substrát pomocí LM a SEM s EDS. Na základě získaných poznatků a výsledků krátkodobého měření byl stanoven mechanismus korozního napadení a degradace. Na základě naměřených výsledků lze konstatovat, že deponované povlaky byly úspěšně naneseny na povrch Mg slitin. Všechny povlaky zvyšují u hořčíkových slitin povrchovou tvrdost a výrazně zlepšují tribologické vlastnosti. S výjimkou FeCrNiMoSiC povlaků však dochází ke zhoršení korozních vlastností Mg slitin, a to kvůli možnému přístupu korozního prostředí přes povlak k méně ušlechtilému Mg substrátu a tvorbě korozních mikročlánků.
The proposed dissertation thesis deals with the characterization of HVOF and APS-thermally sprayed coatings prepared on the AZ31 and AZ91 magnesium substrates. The theoretical part of the thesis describes in-detail Mg substrates used in the experimental part of the thesis. There are also characterized materials and coatings based on NiCrAlY and FeCrNiMoSiC metals, WC-CoCr cermets, and YSZ ceramic materials. At the end of the theoretical part, the literary research summarizing the characterization and analysis performed on thermally sprayed coatings on Mg alloys. Based on the theoretical knowledge, the characterization of Mg substrates and deposited coatings was performed in terms of the surface morphology, microstructure, and the chemical composition using the light microscopy (LM) and scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM+EDS). The phase composition of the coatings was analyzed using the X-ray diffraction (XRD). The diffractions corresponding to the sprayed coatings were compared with the feedstock powders, i.e. materials used for the spraying of the coatings. The characterization of the prepared coatings in terms of the mechanical and tribological properties was performed. The hardness and microhardness of the coatings as well as the coefficient of friction, and the wear rate were measured. The last chapter of the experimental part deals with the evaluation of the electrochemical corrosion properties by the potentiodynamic measurements in a 3.5% NaCl solution. In the case of exposed samples, the evaluation of the surface and coating/substrate interface was performed using LM and SEM with EDS. The mechanism of the corrosion attack and degradation was determined from the acquired knowledge and base on the results of the short-term measurements. Based on the measured results, it can be stated that the deposited coatings were successfully applied on the surface of both Mg alloys. All the coatings increase the surface hardness of the Mg alloys and significantly improve their tribological properties. However, except for FeCrNiMoSiC coatings, the corrosion properties of Mg alloys deteriorate due to the fact that the corrosion environment can pass through the coating to the less noble Mg substrate and the corrosion microcells are created.
The proposed dissertation thesis deals with the characterization of HVOF and APS-thermally sprayed coatings prepared on the AZ31 and AZ91 magnesium substrates. The theoretical part of the thesis describes in-detail Mg substrates used in the experimental part of the thesis. There are also characterized materials and coatings based on NiCrAlY and FeCrNiMoSiC metals, WC-CoCr cermets, and YSZ ceramic materials. At the end of the theoretical part, the literary research summarizing the characterization and analysis performed on thermally sprayed coatings on Mg alloys. Based on the theoretical knowledge, the characterization of Mg substrates and deposited coatings was performed in terms of the surface morphology, microstructure, and the chemical composition using the light microscopy (LM) and scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM+EDS). The phase composition of the coatings was analyzed using the X-ray diffraction (XRD). The diffractions corresponding to the sprayed coatings were compared with the feedstock powders, i.e. materials used for the spraying of the coatings. The characterization of the prepared coatings in terms of the mechanical and tribological properties was performed. The hardness and microhardness of the coatings as well as the coefficient of friction, and the wear rate were measured. The last chapter of the experimental part deals with the evaluation of the electrochemical corrosion properties by the potentiodynamic measurements in a 3.5% NaCl solution. In the case of exposed samples, the evaluation of the surface and coating/substrate interface was performed using LM and SEM with EDS. The mechanism of the corrosion attack and degradation was determined from the acquired knowledge and base on the results of the short-term measurements. Based on the measured results, it can be stated that the deposited coatings were successfully applied on the surface of both Mg alloys. All the coatings increase the surface hardness of the Mg alloys and significantly improve their tribological properties. However, except for FeCrNiMoSiC coatings, the corrosion properties of Mg alloys deteriorate due to the fact that the corrosion environment can pass through the coating to the less noble Mg substrate and the corrosion microcells are created.
Description
Citation
BUCHTÍK, M. Příprava a charakterizace pokročilých žárově stříkaných povlaků na hořčíkových slitinách [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie, technologie a vlastnosti materiálů
Comittee
doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Janette Brezinová, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
doc. Ing. František Nový, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Branislav Hadzima, Ph.D., oponent (člen)
doc. Ing. Stanislava Fintová, Ph.D., oponent (člen)
Date of acceptance
2020-09-09
Defence
Předseda komise představil doktoranda. Ing. Buchtík absolvoval pedagogickou praxi, tj. vedl praktika z anorganické chemie I a II a z kovových materiálů I. Zúčastnil se také odborných stáží v Itálii a na Slovensku. Má i praktické zkušenosti a podílel se na řadě projektů v letech 2016 - 2020. Jeho publikační činnost v letech 2012-2020 je bohatá.V řadě publikací je prvním autorem. Ve své powerpointové prezentaci doktorand představil podstatné výsledky své disertační práce. Byly přečteny oponentské posudky, oba kladné a doporučovaly práci k obhajobě. Oba posudky obsahovaly řadu dotazů, na které doktorand uspokojivě odpověděl. Dotazy vzešlé z diskuze jsou uvedeny na přiložených lístcích, které se archivují. Předložená práce se věnuje aktuálnímu tématu. Cíle práce jsou formulované zřetelně, logicky a dostatečně detailně pro pochopení. Cíle práce byly splněny. Výsledky práce přinášejí značné poznatky pro praxi.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení