Structure and mechanical properties of magnesium materials processed by HPT

Práce je zaměřena na zpracování čistého hořčíku metodou torze za vysokého tlaku (HPT). Tato metoda patří do skupiny metod intenzivní plastické deformace (SPD). Metody SPD jsou několik posledních desetiletí ve středu vědeckého zájmu. V teoretické části je snaha shrnout základní poznatky a principy metod SPD, a zejména metody HPT. Pokračování teoretické části nám představuje hořčík jako technický materiál a jaký vliv na jeho použití a vlastnosti by SPD metody mohly nabídnout. Tento trend je dále rozvinut ve snaze popsat vliv jednotlivých proměnných procesu HPT na vlastnosti čistého hořčíku a jeho slitin. V praktické části se klade důraz zejména na vliv počtu otáček procesu HPT. Vzorky byly zpracované 1/8, 1/4, 1/2, 1, 4 a 8 otáčkami při pokojové teplotě, rychlostí jedné otáčky za minutu, za současného působení tlaku 6GPa. Pozorována byla struktura a mechanické vlastnosti komerčně čistého hořčíku připraveného odléváním a tvářením, se zaměřením na rozdíly vyvolané vstupním materiálem. Struktura byla pozorována jak světelnou mikroskopií, tak metodou difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD), se zaměřením na vývoj struktury, orientaci a velikost zrn. Oproti jiným pracím na podobné téma se zde klade důraz na pozorování průběhu mikrotvrdosti na axiální hraně vzorku. Výsledky měření tvrdosti ukazují prudký nárůst pevnosti již po 1/8 otáčky a postupné snižování rozptylu hodnot mikrotvrdosti, doprovázené nepatrným poklesem mikrotvrdosti s přibývajícím počtem otáček. Žádný předpokládaný trend ve vývoji mikrotvrdosti vzhledem ke vzdálenosti od kovadliny se neprojevil. Struktura pozorovaná pomocí EBSD vykazovala bimodální charakter, kdy větší zrna byla orientována ve stejném směru. Pro prvotní posouzení základních mechanických charakteristik materiálu byla navržena zkouška pomocí tříbodového ohybu.This thesis is focused on processing of pure magnesium by high pressure torsion method (HPT). This process belongs to the group of intensive plastic deformation methods (SPD). SPD methods are in the centre of scientific interest for several decades. Theoretical part of this thesis puts an effort to summarize basic knowledge and principles of SPD methods with extra focus on method HPT. As theoretical part continues magnesium as technical material is presented. Influence of SPD on use and properties of pure magnesium is then presented. This trend is further developed in effort to describe the effect of individual HPT process variables on the properties of pure magnesium and its alloys. Focus of practical part of this thesis is in influence of number of revolutions. Samples were processed at 1/8, 1/4, 1/2, 1, 4 and 8 turns at room temperature. Speed of process was 1rpm and applied pressure was 6 GPa. The structure of commercially pure magnesium prepared by casting and moulding were observed with focus on differences caused by input material. The structure was observed by both light microscopy and back scattered electron diffraction (EBSD), focusing on structure development, grain size and grain orientation. Compared to other works on similar topic, the emphasis here is on observing the microhardness on the vertical edge of the sample. The hardness shows a steep increase right after 1/8 of a turn. With increasing number of turns gradual homogenization of microhardness is presented accompanied by slight decrease in microhardness. No trend in microhardness relative to the distance from anvil has occurred. Structure observed with EBSD shows a bimodal character with larger grains oriented in the same direction. The three-point bending test didn’t end up as expected, and the approach to evaluation of magnesium-based HPT needs to be re-evaluated for future work. A three-point bending test was designed for the initial assessment of the basic mechanical properties of the material.