Název projektu
Příprava submikronových materiálů na bázi intermetalických sloučenin mechanickým legováním
Kód
SP/2010208
Předmět výzkumu
Mechanické legování umožňuje připravit materiály se submikronovou nebo nanokrystalickou mikrostrukturou, které jsou vhodné jak pro vysokoteplotní konstrukční aplikace, jako např. aluminidy TiAl, Ti3Al, NiAl, Ni3Al, tak pro uchovávání vodíku pro vodíkové hospodářství, jako např. sloučeniny TiCr, LiB, LiAl, Mg2Ni a jejich hydridyTiCrHx LiBH4, LiAlH4, Mg2NiH4.
Aluminidy na bázi titanu a niklu s vysoce uspořádanou strukturou se vyznačují přitažlivými vysokoteplotními vlastnostmi, jako např. vysokou pevností, specifickou pevností, výbornou korozní a oxidační odolností. Určitým omezením pro široké použití těchto intermetalických fází je však nižší tažnost a lomová houževnatost za pokojové teploty. Tento problém je možné řešit pomocí snížení velikosti zrn, snížení uspořádanosti mřížky a zvýšení pohyblivosti dislokací, nebo modifikací krystalické struktury fáze na více symetrickou, tedy kubickou. Procesem mechanického legování lze dosáhnout všech výše jmenovaných účinků najednou, proto je v současnosti této metody využíváno při syntéze intermetalických fází a studiu jejich mechanických vlastností.
Mechanické legování je možné provádět v argonové, dusíkové nebo vodíkové atmosféře, přičemž mletí v atmosféře vodíku za vzniku hydridů podporuje snadnější rozbití částic a dosažení výrazného zjemnění až na submikronové nebo nanokrystalické měřítko. Nanokrystalický TiAl je možné připravit např. pomocí mletí ve vodíkové atmosféře a následného lisování za tepla. Tento proces „vodíkování-rozemletí–odvodíkování–legování“ (angl. Hydrogenation-disproportionation-dehydrogenation-realloying, HDDR) je možné obecně popsat pomocí dvou etap, kdy v první se vodíkováním rozloží intermetalická sloučenina ABx na elementární hydrid AzHy a čistý kov B nebo směs A(1-z)Bx a ve druhé při ohřevu dochází k odvodíkování a legování, při kterém kov A vzniklý rozkladem AzHy reaguje s kovem B nebo směsí A(1-z)Bx za vzniku jemnozrnné sloučeniny ABx.
Předkládaný projekt bude zaměřen na přípravu a mikrostrukturní vlastnosti intermetalických sloučenin TiAl, Ti3Al, Ni3Al, TiCr a Mg2Ni a na studium parametrů procesů mechanického legování, lisování a následného tepelného zpracování. Při řešení projektu bude využito mlecího zařízení pracoviště navrhovatele projektu, které bude upraveno pro možnost měření teploty procesu a zavedení mlecí atmosféry (redukční vodíkové nebo ochranné argonové). Z parametrů ovlivňující proces mechanického legování bude kromě teploty a typu atmosféry dále ještě sledován čas mletí a hmotnostní poměr vsázky a mlecích koulí (ball-to-powder ratio, BPR).
Charakteristiky připravených práškových intermetalických sloučenin budou studovány pomocí stereomikroskopie, elektronové mikroskopie, EDS fázové mikroanalýzy, RTG. analýzy a analyzátoru velikosti částic. Zhutněné a slinované vzorky budou kromě pomocí mikroskopie a fázové mikroanalýzy sledovány rovněž pomocí DTA, DSC a RTG. metod. Obsahy vodíku jak v aluminidech, tak v TiCr a Mg2Ni budou stanoveny pomocí analyzátoru vodíku LECO a neutronové difrakce.
Ze získaných výsledků budou stanoveny závislosti parametrů procesu na dosažených vlastnostech připravených materiálů. Vyhodnocené charakteristiky materiálů budou publikovány na konferencích a v impaktovaných nebo recenzovaných časopisech.
Rok zahájení
2010
Rok ukončení
2010
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel