Metastable alloy Ti-15Mo prepared by powder metallurgy

Abstract

Práce se zabývá charakterizací metastabilní beta slitiny Ti-15Mo připravené kryogenním mletím a následným sintrováním elektrickým proudem. Výchozí prášek byl připraven plynovou atomizací a následně deformován kryogenním mletím (mletý prášek). Výchozí prášek a mletý prášek byly kompaktizovány metodou sintrování elektrickým proudem při teplotách v intervalu 750 řC až 850 řC. Během kryogenního mletí práškové částice výrazně změnily tvar z kulatých na placaté. Velikost částic se nezmenšila, ale částice byly intenzivně plasticky deformovány. Pomocí skenovacího elektronového mikroskopu bylo zjištěno, že všechny připravené vzorky obsahují dvojfázovou alfa + beta mikrostrukturu. Objemový podíl alfa fáze je výrazně větší po sintrování mletého prášku kvůli zvýšené teplotě beta přechodu způsobené kontaminací mletého prášku kyslíkem, ale také kvůli snazší precipitaci fáze alfa díky zjemněné mikrostruktuře. Maximální dosažená mikrotvrdost je asi 350 HV pro oba sintrované prášky. Vysoká mirkotvrdost výchozího prášku může být vysvětlena vznikem omega fáze, zatímco mletý prášek je vytvrzen jemnou mikrostrukturou a malými precipitáty fáze alfa. Kryogenní mletí umožňuje získat materiál s vysokou mikrotvrdostí při nižších teplotách sintrování.

This diploma thesis focused on manufacturing and characterization of Ti-15Mo metastable beta-Ti alloy prepared by cryogenic milling and spark plasma sintering. Initial powder was prepared by gas atomization and consequently deformed by cryogenic milling (milled powder). Both initial and milled powders were compacted by spark plasma sintering (SPS) at temperatures from 750 řC to 850 řC. Dependence of microstructure and mechanical properties on the parameters of preparation was studied. During cryo-milling, powder particles significantly changed shape from ball-shaped to disc-shaped. Particles were not refined by milling, but severely plastically deformed. SEM observations showed that all prepared samples contain duplex alpha + beta structure. Volume fraction of alpha phase is significantly higher in the sintered milled powder due to increased beta- transus temperature caused by contamination by oxygen and also due to easier alpha phase precipitation caused by refined microstructure. Maximum microhardness of 350 HV was achieved for both types of sintered powders. High microhardness of sintered initial powder can be attributed to formation of omega phase during cooling, while sintered milled powder is strengthened by refined microstructure and small alpha phase precipitates. Cryogenic milling prior to...