Práce se zabývá posuzováním vlastností funkčně graduovaných materiálů z hlediska účinku depozičních parametrů. Díky řízení chemického složení jednotlivých deponovaných vrstev je možné vyrábět komponenty unikátních vlastností. Teoretická část se věnuje přehledu aditivních technologií využitelných k depozici kovových materiálů a metalurgii titanových slitin. V experimentální části jsou uvedeny výsledky mikrostrukturních analýz a zkoušek mechanických vlastností materiálů na bázi Ti deponovaných metodou přímé depozice.
Anotace v angličtině
The thesis discusses the properties characterization of functionally graded materials concerning deposition parameters. Due to the control of the chemical composition of each deposited layer, it is possible to manufacture components with unique properties. The theoretical part deals with a summary of additive manufacturing technologies utilized for the manufacturing of metal-based materials and metallurgy of titanium and its alloys. The experimental part presents the results of microstructural analyzes and tests of mechanical properties of Ti-based materials deposited by directed energy deposition.
Klíčová slova
Aditivní technologie, aditivní výroba, 3D tisk, titanové slitiny, metalografie, mechanické zkoušení, EBSD, prášková metalurgie, metoda přímé depozice, měření tvrdosti, SEM
Klíčová slova v angličtině
Additive Technologies, Additive Manufacturing, 3D Printing, Titanium Alloys, Metallography, Mechanical Testing, EBSD, Powder Metallurgy, Directed Energy Deposition, Hardness Test, SEM
Rozsah průvodní práce
66
Jazyk
CZ
Anotace
Práce se zabývá posuzováním vlastností funkčně graduovaných materiálů z hlediska účinku depozičních parametrů. Díky řízení chemického složení jednotlivých deponovaných vrstev je možné vyrábět komponenty unikátních vlastností. Teoretická část se věnuje přehledu aditivních technologií využitelných k depozici kovových materiálů a metalurgii titanových slitin. V experimentální části jsou uvedeny výsledky mikrostrukturních analýz a zkoušek mechanických vlastností materiálů na bázi Ti deponovaných metodou přímé depozice.
Anotace v angličtině
The thesis discusses the properties characterization of functionally graded materials concerning deposition parameters. Due to the control of the chemical composition of each deposited layer, it is possible to manufacture components with unique properties. The theoretical part deals with a summary of additive manufacturing technologies utilized for the manufacturing of metal-based materials and metallurgy of titanium and its alloys. The experimental part presents the results of microstructural analyzes and tests of mechanical properties of Ti-based materials deposited by directed energy deposition.
Klíčová slova
Aditivní technologie, aditivní výroba, 3D tisk, titanové slitiny, metalografie, mechanické zkoušení, EBSD, prášková metalurgie, metoda přímé depozice, měření tvrdosti, SEM
Klíčová slova v angličtině
Additive Technologies, Additive Manufacturing, 3D Printing, Titanium Alloys, Metallography, Mechanical Testing, EBSD, Powder Metallurgy, Directed Energy Deposition, Hardness Test, SEM
Zásady pro vypracování
Úvod
Aditivní technologie pro depozici kovových materiálů
a. Powder Bed Fusion
b. Direct Energy Deposition
c. Binder Jetting
Ti a jeho slitiny
Mikrostrukturní analýzy kovových materiálů
Základní zkoušky mechanických vlastností kovových materiálů
Experimentální část
a. Experimentální materiál
b. Mikrostrukturní analýzy
c. Charakterizace mechanických vlastností
Shrnutí výsledků a diskuse
Závěr
Zásady pro vypracování
Úvod
Aditivní technologie pro depozici kovových materiálů
a. Powder Bed Fusion
b. Direct Energy Deposition
c. Binder Jetting
Ti a jeho slitiny
Mikrostrukturní analýzy kovových materiálů
Základní zkoušky mechanických vlastností kovových materiálů
Experimentální část
a. Experimentální materiál
b. Mikrostrukturní analýzy
c. Charakterizace mechanických vlastností
Shrnutí výsledků a diskuse
Závěr
Seznam doporučené literatury
Skálová, J., Kovařík, R., Benedikt, V.: Základní zkoušky kovových materiálů. ZČU Plzeň.
Laser Additive Manufacturing -Materials, Design, Technologies, and Applications, A volume in Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Edited by: Milan Brandt ISBN: 978-0-08-100433-3.
Titanium Powder Metallurgy, Science, Technology and Applications, Edited by: Ma Qian and Francis H Froes, ISBN: 978-0-12-800054-0.
STP1502 Small Specimen Test Techniques: 5th Volume, 2009.
ASTM STP1576 Small Specimen Test Techniques: 6th Volume, ASTM, 2014.
Dongdong Gu. Laser Additive Manufacturing of High-Performance Materials, 2015.
Patri K. Venuvinod, Weiyin Ma. Rapid Prototyping, 2004.
Uwe Zerbst et. al.: Damage tolerant design of additively manufactured metallic components subjected to cyclic loading: State of the art and challenges Damage tolerant design of additively manufactured metallic components subjected to cyclic loading: State of the art and challenges, March 2021, Progress in Materials Science.
Seznam doporučené literatury
Skálová, J., Kovařík, R., Benedikt, V.: Základní zkoušky kovových materiálů. ZČU Plzeň.
Laser Additive Manufacturing -Materials, Design, Technologies, and Applications, A volume in Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, Edited by: Milan Brandt ISBN: 978-0-08-100433-3.
Titanium Powder Metallurgy, Science, Technology and Applications, Edited by: Ma Qian and Francis H Froes, ISBN: 978-0-12-800054-0.
STP1502 Small Specimen Test Techniques: 5th Volume, 2009.
ASTM STP1576 Small Specimen Test Techniques: 6th Volume, ASTM, 2014.
Dongdong Gu. Laser Additive Manufacturing of High-Performance Materials, 2015.
Patri K. Venuvinod, Weiyin Ma. Rapid Prototyping, 2004.
Uwe Zerbst et. al.: Damage tolerant design of additively manufactured metallic components subjected to cyclic loading: State of the art and challenges Damage tolerant design of additively manufactured metallic components subjected to cyclic loading: State of the art and challenges, March 2021, Progress in Materials Science.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Hodnocení z obhajoby práce
Velmi dobře
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
prof. Ing. Ján Džugan, Ph.D.
1. U komponent vytvořených pomocí aditivních technologií bývá problém porozita, případně trhliny v materiálu. Jak to bylo v případě Vašich materiálů? Případně jakými způsoby můžeme trhliny a porozitu v materiálu sledovat?
2. Jaké jsou další plány výzkumu sledovaných materiálů? (další experimenty. Zkoušky tahem….)
Doc. Ing. Ludmila Kučerová, Ph.D.
1. Proč bylo dle obr. 24 provedeno EBSD jen v oblasti těsně nad platformou? Vysvětlete v této souvislosti popis a obr Obr. 29. Popisek říká, že se jedná o IPF mapy ve spodní a horní části vzorků. Podle obr. 24 se EBSD dělalo pouze ve spodní části vzorků. Které fotky na obr. 29 jsou tedy ze spodní a které z horní část vzorku? Proč je každá při jiném zvětšení?
2. Proč je na obr. 25 a) b) ve spodní části vidět růst zrn ve svislém směru, zatímco v horní části ne, zatímco u obr. 25c) je kolumnární růst ve svislém směru patrný v celém vzorku?
3. Proč narostla výška vzorků G400, G600 a G800 v porovnání se vzorky s homogenním poměrem vstupních prášků?
4. V závěru je uvedeno, že vzorek deponovaný s výkonem 800 W vykazuje vlastnosti funkčně graduovaného materiálu. Co to přesně znamená, a proč to neplatí pro ostatní vzorky?