Ing. Radek Mušálek, Ph.D. Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v.v.i. Oddělení materiálového inženýrství Za Slovankou 1782/3 182 00 Praha 8 Posudek vedoucího diplomové práce Diplomová práce bc. Libora Tomka s názvem „Změny únavové odolnosti zkušebních těles v důsledku depozice nástřiku tepelné bariéry“ navazovala na předchozí studentovu práci na výzkumném úkolu. Cílem práce bylo studium vlivu dvou rozdílných tepelných bariér deponovaných žárovým stříkáním (technologie plazmového stříkání a HVAF) na únavovou životnost niklové superslitiny Hastelloy X. Práce byla provedena v rámci širší studie řešené ve spolupráci Katedry materiálů FJFI, Ústavu fyziky plazmatu AV ČR a University West ve Švédsku. Těžištěm práce studenta bylo provedení únavových zkoušek pomocí zařízení SF-Test, zpracování experimentálních dat a provedení doplňkových experimentů. V rámci diplomové práce byly studentem dokončeny experimenty pro první sadu vzorků zkoušených již v rámci výzkumného úkolu studenta a nově provedeny únavové zkoušky pro druhou sadu, jejímž cílem bylo zejména posoudit vliv simulované tepelné expozice na únavovou životnost samotného substrátu. Nesporným přínosem studentovy práce bylo samostatné provedení poměrně velkého množství únavových experimentů (bylo provedeno cca 110 zkoušek), základní charakterizace nástřiků (příprava výbrusů a hodnocení tloušťky jednotlivých vrstev), provedení a vyhodnocení indentačních zkoušek a provedení detekce trhlin s využitím softwaru nově vyvinutého dr. Kováříkem. Získaná data byla následně použita i v několika publikacích (včetně článku v impaktovaném časopise a příspěvcích na několika mezinárodních konferencích). Zadané úkoly plnil student samostatně, na druhou stranu je třeba zmínit určité rezervy studenta v dodržování termínů a vlastní iniciativě při zpracování rešerše, návrhu experimentální činnosti i zpracování výsledků. Na závěr konstatuji, že bc. Libor Tomek splnil zadání diplomové práce, kterou tímto doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení stupněm „dobře (C)“.
V Praze 30. ledna 2016
Radek Mušálek
Hodnocení diplomové práce Jméno studenta: Název práce: Odevzdání práce:
Libor Tomek Změny únavové odolnosti zkušebních těles v důsledku depozice nástřiku tepelné bariéry 2016
Celkové hodnocení
B
Slovní hodnocení: Předkládaná diplomová práce se zabývá vlivem depozice žárových nástřiků na únavovou životnost substrátů niklových superslitin. S ohledem na téma práce bylo jejím hledaným klíčovým výstupem zejména stanovení změn životnosti při cyklickém ohybu pro tělesa ovlivněná jak vlastními nástřiky, tak provedeným tepelným zpracováním. Formálně část Diplomová práce obsahuje jen minimum chyb (např. pořadí literatur, nešťastné překlepy, drobné nesrovnalosti ve značení), text je srozumitelný a přehledný, snímky mají vysokou kvalitu a dobře ilustrují získané výsledky. V seznamu použité literatury se objevuje i pět “podivných” zdrojů, nicméně většina z nich byla využita jen k získání ilustračních obrázků. K formální části práce tedy nemám větších výhrad. Obsahová část V teoretické části, která je nezvykle rozdělena na tři samostatné celky, se student dle zadání seznámil s fungováním vrstev TBC, s obecnými principy žárových technologií a metodami stanovení únavových vlastností. V některých sekcích chyběly důležité informace (např. část věnující se vlastnostem materiálu substrátu Hastelloy X či vnitřním pnutí v materiálech s vrstvami), ale jinak k této části práce nemám vážnějších výhrad, je sepsána přehledně a adekvátně podpořena literárními zdroji. V sekci popisující experimentální detaily chyběly některé klíčové údaje (což mohlo být do jisté míry dáno smluvní vázaností s partnery, např. depoziční parametry nástřiků) a rovněž v práci nebyla uskutečněna některá měření vytyčená v osnově zadání (např. měření drsnosti povrchu). Nad rámec práce student provedl a vyhodnotil i základní fraktografické analýzy, což hodnotím velice kladně. Poslední dvě kapitoly 6 a 7 obsahují výsledky analýz a jejich diskusi. Vzhledem k tomu, že součástí kapitoly 6 jsou však již části diskuse, mohly možná obě kapitoly být sloučeny. Slabinou těchto dvou kapitol (ke škodě celé jinak výborné práce) je potom fakt, že některá získaná fakta nejsou diskutována. Byly pouze konstatovány závěry typu “A je větší než B”, aniž by byl učiněn pokus o jejich fyzikální objasnění. Na nejzajímavější takto nediskutované výsledky jsou mířeny moje dotazy, viz. níže. Část kapitoly “Závěry” pak z velké části rovněž představuje pouze shrnutí dřívější diskuse a nemá charakter závěru. Závěrem lze konstatovat, že cíle diplomové práce byly až na drobnosti splněny a práci doporučuji k obhajobě s celkovou známkou B.
Dotazy:
1. Na straně 46 je uvedeno, že “žádné ze stadií depozice nevedlo ke zhoršení únavových vlastností proti základnímu stavu”. Vezmeme-li ale v potaz, že základní stav byl pro tělesa s vrstvami stav tryskaný, došlo u APS série k výraznému zhoršení jak pro BC, tak i BC+TC (bez žíhání). Čím toto zhoršení mohlo být způsobeno? 2. U kombinovaných sérií HVAF+APS se po tepelném zatížení mikrotvrdost vrstev BC snížila, kdežto u sérií APS narostla (a to jak pro tělesa s BC, tak i BC+TC). Toto rozdílné chování bylo sice popsáno, ale nebyl učiněn pokus o jeho fyzikální objasnění. Rovněž nebylo diskutováno, proč vzrostla tvrdost vrstvy BC po depozici TC, ale jen v případě kombinovaně naneseného BC, nikoliv pro APS BC. Existuje nějaké fyzikální zdůvodnění? 3. V části metalografické analýzy bylo popsáno, že tepelným zatížením při 950◦ C nedošlo u vrstvy TC k žádným změnám (na konci kapitoly 6.4 je tato skutečnost podpořena tvrzením, že nebyl pozorován významný rozdíl v mechanismu vzniku vtisků a rovněž fraktografická analýza nezjistila významné rozdíly). Čím lze tedy vysvětlit významný nárůst mikrotvrdosti HV 1 o 40%? (z hodnoty cca. 450 na cca. 650, podle obr. 33) 4. Byl u vazebných vrstev pozorován nějaký významný rozdíl v oxidaci MCrAlY materiálu po nástřiku APS a HVAF? 5. Velice zajímavým výsledkem je zjištění, že zatímco u původních těles sérií P docházelo ke vzniku několika trhlin v různých rovinách, v případě otryskaných těles sérií G vznikaly trhliny vždy jen v jedné rovině. Rovněž byl rozdíl ve vzniku jedné a dvou trhlin u vzorků s nástřiky. Dovedl byste vysvětlit podstatu těchto dvou rozdílů?
Drobné chyby [číslo strany]: • Abstrakt: “Hstelloy” • Abstrakt: v popisu vrstev je nejprve zmíněna pouze vazebná vrstva a top coat, následně je však zmíněna třetí, kovová mezivrstva. Teprve v kapitole 5 bylo lépe objasněno, jak co bylo uděláno. Navíc se v kapitole 5.2 ukázalo, že šlo dokonce i o dva různé prášky od různých výrobců. Takovéto zmatky nepůsobí na čtenáře dobře a nepomáhají v orientaci. • 9: v češtině nemohou předložky s,z,v,k zůstat osamoceny na konci řádku. LATEX toto evidentně neumí ohlídat • 9: “plazmovou (APS) technologii” • 11: na konci strany by bylo vhodné uvést zdroj pro tvrzení o zvýšení účinnosti a prodloužení životnosti turbín s TBC • 12: v češtině (ani angličtině) se slovo Tabulka nezkracuje • Obr. 4: neměla by osa Y být spíše T namísto δT ? • 14: “znázorňen” • 15: bez čárky před slovem “lze” • 16: pro neznalé čtenáře by bylo vhodné vysvětlit, co jsou to ty “šokové diamanty” • 16: “nížší” • 16: v textu uvedena konvergentně-divergentní tryska či Lavalova tryska, v obr. 5 uvedena expanzní tryska. Toto může neznalého čtenáře mást. • Obr. 7: Parametrů ovlivňujících vlastnosti nástřiku je řádově více, do titulku tedy spíše uvést “Některé parametry žárového nanášení” • 21: “. . . je burner rig test” • 21: “proti proti” • 21: “běžně prováděné”, nikoliv “běžně se prováděné” • 22: “aby se zabránilo rychlé oxidaci vazebné vrstvy, je potřeba snížit teplotu, na kterou se vzorky mají ohřívat”. Toto vyjádření je mírně nejasné. Znamená to, že při testování se volí nižší teploty aplikační? • Obr. 10: v titulku spíše “. . . testu” než . . . test”u • Obr. 10: v textu jako palivo uveden propan, v obrázku metan • Obr. 11: v titulku “únavové”, nikoliv “únavoví” • 24: “frekvence budící síly je rovna rezonanční frekvenci vzorku s kotvou” - skutečně přesně rovna? • 26: “ve druhé”, nikoliv “v druhé” • 27: věta o obecných vlastnostech Hastelloy X nepatří do kapitoly 5, ale do rešeršní části • 27: “. . . TBC nástřiků nanesených na nežíhaných substrátech G 1”, nikoliv P 1 • 28: v práci by bylo dobré vysvětlit, čím vlastně depozice nástřiků může ovlivnit únavové charakteristiky (např. zbytková pnutí); toto bylo pouze krátce nastíněno v kapitole 5 • 31: otryskání povrchů pomocí HVAF hořáku je poměrně netradiční metoda a zasloužila by si podrobnější popis včetně důležitých parametrů (čas, úhel, velikost částic). Rovněž by tento popis možná dil impuls pro uskutečnění měření drsnosti, které bylo zmíněno v osnově Vaší práce. • 31: zkratky CH, DE, DK, AT - osobně tyto zkratky chápu a nevadí mi, ale Vaše práce je psána v rodném jazyce
• Tabulka 4: proč byly třikrát po sobě použity brusné papíry zrnitosti P220? Jít z takové drsnosti rovnou na 9 µm() pastu je vyloženě nevhodné. Předpokládám chybný popis Kroku 3? • 33: Pokles o 3 Hz odpovídá porušení 25% p33. Podle rovnice (6) by však porušení mělo odpovídat 30%? • 33, Obr. 15: Pokud měl být profil mikrotvrdosti substrátů (tloušťka 4 mm) měřen do poloviny, proč byla některá měření uskutečněna v hloubce ≥2400 µm? • 33: Nebylo uvedeno, jakým indentorem (předpokládám Vickers?) byly provedeny zkoušky mikrotvrdosti na zařízeníQ10 (ani dále neuvedeny parametry jako časová prodleva, apod.). U zkoušky na zařízení Nexus 4504 rovněž, ale dle rovnice (7) tipuji indentor typu Vickers? • 35: Přiznám se, že Vaše vysvětlení odhadu napěťových polí metodou DIC a zavedením prahové hodnoty yy jsem nepochopil ani na několikeré přečtení. • 35: po zdroji [28] následuje zdroj [31] • Obr. 17 a 18: chybí vysvětlení zkratky “Moc.” • 40: Řádkování karbidických částic rovnoběžně s povrchem je dosti na pováženou již z Vašeho snímku. Dále není komentováno pro žíhaný stav. Nemohou bílé částice spíše být zbytky po leštění OPS, jak se často stává? • 44: “vazebné”, nikoliv “vazné” • 50: Snímky reprezentativních vtisků byly udělány skutečně při zatížení 10 N? • Obr. 33: Vtisky u obou stavů vrstvy TC u série APS BC+TC jsou velikostně téměř identické, ale z obr. 33 je patrný velký rozdíl naměřených tvrdostí. • Obr. 37: Délka 5 mm měřítek je na hraně rozlišitelnosti. • 52: “. . . byla pozorována makroskopická deformace” • 54: “. . . viz předchozí sekce”, nikoliv “odstavec” • Sekce 5.4: V sekci 5.4 jsou jednotlivé strany vzorku popsány jako “A” a “B”, kdežto v sekcích 5.7 a 6.6 jako “A1” a “A2”. Toto různé označení prakticky téhož byl záměr? • Kapitola 7: v diskusi je uvedeno, že vyžíhané substráty ze sady 2 měly stejné hodnoty tvrdosti jako substráty ze série 1 bez žíhání. Proč tedy v obr. 30 a 31 jsou jako referenční uvedeny série 2 bez žíhání, když nástřiky byly naneseny na substráty ze sady 1? • Literatura: u zdrojů [9] a [10] je hlavní autor stejný, není důvod jej psát různě. • Literatura: autorka práce [12] se jmenuje Bláhová. • Literatura: Název časopisu je u zdroje [16] uveden zkratkou, na rozdíl od ostatních zdrojů. V Brně, 28. ledna 2016 Ing. Jan Čížek, Ph.D.
