RONČÁK, J. Svařování vysokoentropických slitin technikou elektronového svazku [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Ing Jan Rončák zpracoval svou disertační práci v průběhu svého distančního doktorského studia na Ústavu materiálových věd a inženýrství FSI VUT. Po celou dobu tohoto studia pracoval na Ústavu přístrojové techniky AV v Brně, kde byl součástí skupiny zaměřující se na práci s koncentrovanými zdroji energie a jejich využití teké pro svařování kovů. Disertační práce se zabývá přípravou a analýzou heterogenního svaru mezi austenitickou korozivzdornou ocelí a vysokoentropickou slitinou s eutektickou mikrostrukturou připraveného technologií elektronového svazku. Tento finální cíl vyžadoval přípravu samotného vysokoentropického materiálu a také sadu experimentů homogenních svarů. Jedná se tedy o experimentální práci využívající poměrně netradiční technologii. Na přípravě experimentálního matriálu doktorand spolupracoval s kolegy z odboru slévárenství UST FSI, svařování a mikrostrukturní analýzy probíhaly na pracovišti UPT a mechanické testy byly provedeny v laboratořích UMVI. Řešení tématu disertační práce doktoranda přivedlo k nutnosti ovládnout řadu experimentálních technik a schopnosti interpretovat získané výsledky měření. Kromě zvládnutí samotné technologie svařování elektronovým svazkem se v oblasti analýzy disertační práce se opírá o komplexní mikrostrukturní analýzy pomocí elektronové mikroskopie, používá termickou analýzu, a modifikované mechanické zkoušky přizpůsobené specifickému tvaru vzorků. Postup experimentů a testování svarů navrhnul doktorand tak, aby výsledky umožnily popis i reakce vysokoentropického materiálu, jeho homogenního i heterogenního svaru na tepelné zpracování a tepelnou expozici. Tyto experimenty ve spojení s mechanickým testováním a hodnocením mikrostruktury vyústily v komplexní práci jejíž výsledky mohou přispět k obecné širší akceptaci skupiny vysokoentropických slitin v technické praxi některých speciálních aplikací. Věcný přínos práce v experimentální oblasti lze spatřovat v systematickém souboru výsledků samotných analýz které popisují experimentální materiál odlitý do kokily. Následně jeho další mikrostrukturní ovlivnění v homogenních i heterogenních svarech včetně reakce na teplené zpracování a finální testování makroskopických mechanických vlastností i fraktografii popisující mechanismy porušování. V metodické oblasti představuje práce ucelený návod pro v efektivní kombinaci experimentálních technik a vzájemné propojení získaných výsledků. Z hlediska vedoucího se jedná o velmi samostatnou práci aplikace jednotlivých technik a interpretace jejich výsledků syntetickým způsobem přinášejícím komplexní pohled na studovaný materiál. Výsledky dosažené v průběhu řešení disertační práce se podařilo úspěšně podat pro publikaci, která byla akceptována pro vydání v impaktovaném časopise. Svou činností a řešením disertační práce v průběhu doktorského studia prokázal kolega Ing. Jak Rončák, že je schopen kreativní vědecké práce a je schopen výsledky své práce dobře publikovat Disertační práci „Svařování vysokoentropických slitin technikou elektronového svvazku“ doporučuji k obhajobě.
Předložená práce se zabývá problematikou svařitelnosti entropické eutektické slitiny (homogenní svar) a svařitelností této slitiny s jedním druhem austenitické korozivzdorné oceli (heterogenní svar). Experimenty se zabývají detailní mikrostrukturní charakterizací svaru, mechanickými vlastnostmi svarů (pevnost v tahu a mikrotvrdost) jednak bezprostředně po svaření a také po více typech tepelného zpracování nebo tepelného cyklování. Na závěr jsou shrnuty výsledky. Obecně téma vysokoentropických slitin je v dnešní době vysoce aktuální soudě podle množství publikovaných článků. S tímto tématem samozřejmě souvisí i svařitelnost této slitiny sama se sebou i z dalšími materiály. Navíc lze předpokládat uplatnění ve speciálních aplikací, které budou vyžadovat svařování spíše vysokoenergetickými metodami, což je například i zvolená metoda svařování elektronovým svazkem ve vakuu. Z těchto důvodů se proto zvolené téma disertace jeví jako vysoce aktuální a vědecky hodnotné. Cíle práce jsou volené s ohledem na poznatky popsané v teoretické rešerši a z technologických možností na ÚPT a VUT FSI. Pro zkoumání byla vybrána vysokoentropická slitina ze skupiny eutektických materiálů typu AlCoCrFeNi2.1, pro heterosvar pak byla vybrán jako druhý materiál stabilizovaná austenitická korozivzdorná ocel EN 1.4571, což lze považovat za rozumné vzhledem k předpokládaným aplikacím. V cílech práce se předpokládá studium mikrostruktury příslušných svarů a jejich mechanické vlastnosti po svaření a dále po tepelných úpravách svarů. Vše toto jsou běžné metody studia svarových spojů. Z tohoto pohledu jsou cíle stanoveny přiměřeně a „standardně“. Tedy odzkoušení a optimalizace svařovacích parametrů, svaření potřebného počtu experimentálních vzorků, studium geometrie svaru, šetření mikrostruktury, posouzení svarových vad, mechanická zkouška tahem, mikrotvrdost. Toto studium bylo také vykonáno i na svarech, které prošly různým tepelným zpracováním. Využití metod termické analýzy, zvláště pak diferenční skenovací kalorimetrie pro nastavení vhodných teplot tepelného zpracování je velmi vhodné. Jako pozitivní a přínosné lze hodnotit využití metod elektronové mikroskopie jak pro zobrazení mikrostruktury studovaných materiálů tak i pro fázovou analýzu. K celkovému pojetí experimentální části práce mám několik výtek: Není odůvodněno, proč byl pro heterogenní svar vybrán daný typ austenitické korozivzdorné oceli. Není uvedena zdůvodněna metodologie experimentu v oblasti tepelného zpracování svaru. Je jasné, že v oblasti svařování vysokoentropických slitin neexistují standardizované postupy tepelného zpracování svaru. A právě z tohoto důvodu by si zdůvodnění popsaných postupů zasloužilo podrobnější rozbor a zdůvodnění, také kvůli použití více postupů tepelného zpracování. Není zmíněna ani prováděna zkouška vrubové houževnatosti – která je též běžně aplikována při testování svarů. A není uvedeno odůvodnění, proč byla vynechána. Podobně nebyly zařazeny zkoušky korozní odolnosti bez zdůvodnění. V tabulkách 3, 4.6, 4.10, 4.14, 4.20, 4.23, 4.27, 4.31 u hodnot zastoupení FCC a BCC jsou uvedeny směrodatné odchylky – v textu není vysvětleno, jak je definován tento údaj. Na obrázcích 4.2a, 4.3a, 4.4a, 4.29a, 4.30a, 4.31a, 4.32a nejsou vyznačeny konkrétní oblasti detailu mikrostruktury. Při zkoušce tahem u vzorků se svary (jak homogenními tak heterogenními) jsou uvedeny i meze kluzu, což u vzorku s více strukturně odlišnými oblastmi je zavádějící – konkrétně jde o tabulky 4.5, 4.9, 4.13, 4.17, 4.22, 4.26, 4.30 a 4.34! Výsledky experimentů jsou shrnuty a diskutovány poměrně zevrubně slovní formou. To považuji za poměrně nešťastné a nepřehledné řešení, protože v této podobě se čtenář velmi těžko orientuje, zvláště pokud by chtěl některé z relevantních výsledků porovnávat navzájem. Vhodnější by bylo porovnání výsledků formou tabulek a grafů. Předpokládal bych alespoň částečné srovnání dosažených výsledků s výsledky obsaženými v odkazu [13], kde je použita jiná vysokoenergetická metoda svařování – laser. Chybí výrazný závěr či výrok ohledně tepelného zpracování a termického cyklování. Z hlediska formální úpravy práce nevybočuje ze standardů běžných pro vědeckou práci nebo článek v odborném časopise. Všechny snímky a zvláště fotografie mikrostruktury, analýzy EDS jsou dostatečně kontrastní a zřetelné, s vyznačenými měřítky; grafy mají vhodné měřítko a v případě uvedení více křivek jsou tyto dobře barevně odlišeny. Některé složené obrázky jsou však rozdělené na dvě strany – konkrétně obrázky 4.3 a 4.30, což vede ke snížení přehlednosti. Přiložené teze jsou sestaveny v doporučené struktuře a vyjadřují podstatné věci, které jsou obsaženy ve vlastní práci. Lze konstatovat že student vykonal v řešené problematice mnoho užitečné práce znamenající přínos v daném oboru. Na základě tohoto konstatování doporučuji předloženou práci k obhajobě a po jejím obhájení navrhuji udělit ing. Jánu Rončákovi titul Ph.D.
viz. posudek v pdf.
eVSKP id 163136