Mechanické vlastnosti vrstvených laminátů z Cu a Fe vytvořených metodou Cold Spray

Abstract

Diplomová práca sa zaoberá detailnou charakterizáciou mechanických a mikroštrukturálnych vlastností viacvrstvených laminátových nástrekov z medi a železa vytvorených metódou Cold Spray. Teoretická časť diplomovej práce je venovaná charakterizácii metódy Cold Spray, popisu kompozitných materiálov a ich rozdeleniu s následným popisom mikroštruktúry spoločne s mechanickými a fyzikálnymi vlastnosťami vrstiev medi a železa. V rámci tejto práce boli skúmané vzorky v stave po depozícii a po tepelnom spracovaní pri 700 °C počas 1 hodiny. Mechanické vlastnosti boli vyhodnocované pomocou skúšky trojbodovým ohybom v kombinácii s metódou digitálnej obrazovej korelácie. Mikroštruktúra bola analyzovaná pomocou svetelnej, elektrónovej mikroskopie a difrakcie spätne rozptýlených elektrónov. Výsledky preukázali zníženie mikrotvrdosti vrstiev Fe a Cu v dôsledku rekryštalizačného žíhania. Zároveň bolo pozorované výrazné zlepšenie integrity rozhrania medzi splatmi vďaka difúznemu spojeniu a rastu zŕn cez toto rozhranie, čo sa prejavilo nárastom ohybovej pevnosti.The thesis deals with the detailed characterization of mechanical and microstructural properties of multi-layered copper-iron laminates formed by the Cold Spray method. The theoretical part of the thesis is devoted to the characterization of the Cold Spray method, the description of the composite materials and their division followed by a description of the microstructure together with mechanical and physical properties of the copper and iron layers. This work investigated samples in the post-deposition state and after heat treatment at 700 °C for 1 hour. Mechanical properties were evaluated using a three-point bending test in combination with the digital image correlation method. The microstructure was analysed by light, electron microscopy and backscattered electron diffraction. The results showed a decrease in the microhardness of the Fe and Cu layers due to recrystallization annealing. At the same time, a significant improvement in the integrity of the interface between the particles was observed due to diffusion bonding and grain growth across this interface, which resulted in an increase in flexural strength.