Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato disertační práce se zabývá únavovými vlastnostmi a stabilitou struktury ultrajemnozrnné (UFG) mědi připravené intenzivní plastickou deformací metodou „equal channel angular pressing“ (ECAP). Byl sledován vliv různých zatěžovacích režimů a teplotní expozice na vývoj mikrostruktury, experimentálně byly stanoveny křivky únavové životnosti pro jednotlivé způsoby zatěžování, byla zkoumána lokalizace cyklické plastické deformace a mechanismus iniciace únavových trhlin. Z naměřených výsledků vyplývá, že při zatěžování v režimu řízené síly v symetrickém i asymetrickém cyklu si struktura zachovává ultrajemnozrnný charakter. Zatěžování v režimu řízené amplitudy plastické deformace vede k vytváření bimodální struktury. K vytváření bimodální struktury vede i teplotní zatěžování od teploty 250 °C po dobu 30 minut. Žíhání na nižších teplotách po různou dobu nevede k hrubnutí struktury. Během únavového zatěžování vzniká na povrchu zkušebních těles povrchový reliéf ve formě skluzových pásů. Pro jednotlivé způsoby zatěžování se liší jejich hustota, rozložení a tvar na povrchu zkušebních těles. Byly prokázány rozdíly v mechanismu iniciace únavových trhlin v nízkocyklové a ve vysokocyklové oblasti. Společným rysem však je, že v místě výskytu skluzových pásů ani v okolí trhlin nebylo pozorováno hrubnutí struktury.This work deals with fatigue properties and stability of microstructure of ultrafine-grained (UFG) copper prepared by severe plastic deformation by means of equal channel angular pressing (ECAP) method. The effect of different fatigue loading regimes and thermal exposition on microstructural changes was investigated and the fatigue lifetime curves were experimentally determined. The research attention was focussed on localization of cyclic plastic deformation and fatigue crack initiation in UFG structure. Experimental results indicate that after stress-controlled fatigue loading (both symmetrical and asymmetrical) the microstructure remains ultrafine; no grain coarsening was observed. Contrary to this, strain-controlled fatigue loading results in formation of bimodal structure. Grain coarsening was observed also after thermal exposition at 250 °C for 30 minutes. Annealing at lower temperatures does not result in grain coarsening or development of bimodal structure. Fatigue loading results in development of surface relief in form of cyclic slip markings. Their density, distribution and shape differ for particular fatigue loading regimes. Differences in crack initiation mechanism in low- and high-cycle fatigue region were found. Nevertheless, the characteristic feature for all loading regimes was stability of UFG microstructure in the region of cyclic slip bands and fatigue cracks.
