Nové cesty zpevnění martenzitické oceli: Od disperze 3D částic k 2D nanodestičkám

Abstract

Táto bakalárska práca sa zaoberá spevňovaním nízkoaktivačnej ocele typu Eurofer pomocou nanočastíc, konkrétne 2D nanodoštičiek nitridu bóru (BNNS). Oceľ Eurofer, určená pre konštrukčné časti fúznych reaktorov, nedosahuje požadované mechanické vlastnosti, preto sa tradične spevňuje oxidickými časticami, napríklad YO. Tento prístup však znižuje húževnatosť materiálu. Cieľom práce bolo experimentálne overiť účinok nanodoštičiek BN na mikroštruktúru a mechanické vlastnosti ocelí Eurofer a ODS Eurofer, pričom boli použité dve koncentrácie častíc (0,01 hm.% a 0,5 hm.%) a metóda Spark Plasma Sintering. Vzorky boli analyzované z hľadiska hustoty, mikroštruktúry a mechanických vlastností (tvrdosť, ťahová pevnosť, ťažnosť) pomocou mikroskopie, EDS, röntgenovej difrakcie a ťahových skúšok. Výsledky ukázali, že nižší obsah BNNS pozitívne ovplyvňuje pevnosť a najmä ťažnosť ODS ocele, čím ponúka potenciálne výhody oproti klasickému ODS spevneniu.

This bachelor thesis focuses on strengthening the low-activation steel Eurofer using nanoparticles, specifically 2D boron nitride nanosheets (BNNS). Eurofer steel, intended for structural components of fusion reactors, does not meet the required mechanical properties and is therefore traditionally reinforced with oxide particles such as YO. However, this approach reduces the material's toughness. The aim of this work was to experimentally evaluate the effect of BN nanosheets on the microstructure and mechanical properties of Eurofer and ODS Eurofer steels. Two concentrations of BNNS (0.01 wt.% and 0.5 wt.%) were used, and the samples were consolidated using the Spark Plasma Sintering method. The specimens were analyzed in terms of density, microstructure, and mechanical properties (hardness, tensile strength, ductility) using microscopy, EDS, X-ray diffraction, and tensile testing. The results showed that a lower BNNS content positively influenced both strength and especially ductility of the ODS steel, offering potential advantages over conventional ODS reinforcement.