Master's Thesis

Mg-Zn-Ti based alloys prepared by powder metallurgy

Final Thesis 2.95 MB

Author of thesis: Bc. Martin Matocha

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Matěj Březina, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Buchtík, Ph.D.

Abstract:

This master’s thesis deals with the alloying of magnesium and the preparation of materials based on Mg, Zn and Ti. The theoretical part discusses topics related to magnesium alloying and the manufacturing processes of magnesium alloys. Particular emphasis was placed on technology of powder metallurgy.

The experimental part describes the process of producing Mg, Zn and Ti based materials. The process consisted of preparing a TiZn pre-alloy, milling this pre-alloy together with Mg powder. These mixtures were subsequently subjected to various thermal treatments. The manufacturing processes were optimized across all series. The prepared materials were analysed using SEM/EDS, XRD, and compressive strength testing.

The results of the SEM/EDS analysis revealed that the samples from series 6.II contained an unknown intermetallic phase, TiZnMg. The existence of minimally one newly found intermetallic phase was supported by the presence of non-standard, unidentified peaks in the XRD spectrum of series 6.II. The maximal measured solubility of Mg in Ti particles within the analyzed region of this series was 18,79 wt.%, which is 15,7 times higher than the theoretical value of mutual solubility of Mg in Ti. Samples from series 5.I achieved the highest values of maximum compressive strength, reaching 376 MPa.

Keywords:

Magnesium, magnesium alloys, titanium, titanium alloys, zinc, powder metallurgy, system Ti-Zn-Mg

Date of defence

02.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Diplomant při obhajobě práce na téma Slitiny na bázi Mg-Zn-Ti připravené práškovou metalurgií nejdříve představil motivaci své práce. Následně popsal přípravu sérií vzorků. Poté komisi představil výsledky práce především charakterizaci jednotlivých připravených slitin. Diplomant pak odpovídal na otázky oponenta: 1)Na základě SEM/EDS analýzy (série 6I a 6II) uvádíte existenci minimálně dvou fází TiZnMg. Jak odlišujete vznik nové fáze od pouhé chemické heterogenity nebo difúzní zóny mezi částicemi? XRD taktéž není zcela průkazná. 2)Jak si vysvětluje, že vzorky série 6II (900 °C) vykazovaly menší obsah kyslíku než 6I (850 °C), přestože vyšší teplota podporuje oxidaci? 3)Jak bylo kromě XRD analýzy ověřeno, že vymizení a-Ti skutečně znamená stabilizaci b-Ti a ne pouze překrytí píků jinými fázemi nebo zjemnění po mletí/mechanickém legování? 4)Na základě čeho vylučujete u XRD analýzy přítomnost TiC, když píky odpovídají XRD spektru a vzorky byly připraveny v grafitových celách? Na dané otázky diplomant výborně odpověděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta chemická

Department

Institute of Materials Science

Study programme

Chemistry and Technology of Materials (NPCP_CHTM)

Composition of Committee

doc. Ing. František Šoukal, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Havlica, DrSc. (člen)
prof. Ing. Petr Ptáček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Lucy Vojtová, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Josef Jančář, CSc. (člen)
Ing. Jiří Pác (člen)
Ing. Jiří Lerch (člen)

Supervisor’s report
Ing. Matěj Březina, Ph.D.

Diplomová práce studenta Bc. Matochy je zaměřena na procesy přípravy a charakterizaci objemových materiálů na bázi Mg-Ti-Zn. V teoretické části se student věnoval charakterizaci hořčíkových a titanových materiálů a základním postupům práškové metalurgie. Důraz byl kladen na popsání současného stavu legování hořčíku titanem. Teoretická část je přehledná, dobře strukturovaná a opírá se o současné vědecké poznatky v oblasti legování hořčíku titanem. V experimentu se student zabýval přípravou objemových hořčíkových materiálů na bázi Mg-Ti-Zn metodami práškové metalurgie: mechanické legování, lisování za studena a slinování. Důležitým krokem v přípravě materiálů byla příprava předslitiny TiZn. Materiály student charakterizoval ze strukturního, fázového a mechanického hlediska. Bc. Matocha přistupoval k práci velmi zodpovědně a pečlivě. Poznatky z teoretické části dokázal student uplatnit při vyhodnocování získaných výsledků. Experimentální výsledky jsou uspořádány logicky a přehledně. Celkově hodnotím studentovu práci kladně a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury B
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Martin Buchtík, Ph.D.

Diplomová práce Martina Matochy se zabývá přípravou a charakterizací systému Mg-Ti-Zn se zaměřením na možnost tvorby ternárních intermetalických fází a integraci Ti do Mg matrice. Téma práce hodnotím jako aktuální a experimentálně poměrně náročné. Teoretická část je zpracována přehledně, logicky členěná a poskytuje dobrý úvod do řešené problematiky. Autor prokázal orientaci v oblasti slitin Mg, stabilizace Ti i mechanického legování. Práce však obsahuje řadu formálních a typografických nedostatků. Vyskytují se nevhodné zápisy citací (např. [1,][2],[3]), překlepy a místy nepřesné formulace. Grafická úroveň některých obrázků je slabší a u některých překladů obrázků se objevují jazykové chyby (např. obr. 10). Experimentální část hodnotím pozitivně. Je dobře strukturovaná, technologický postup byl postupně optimalizován a výsledky na sebe logicky navazují. Oceňuji zejména systematický přístup k řešení problémů spojených s oxidací vzorků a odpařováním Zn. Odbornou úroveň práce však snižuje téměř úplná absence literární diskuze výsledků. Autor své výsledky minimálně porovnává s dostupnými zdroji. Přes uvedené nedostatky jsou splněny požadavky kladené na diplomovou práci. Práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse C
Využití literatury a její citace C
Úroveň jazykového zpracování A
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. Na základě SEM/EDS analýzy (série 6I a 6II) uvádíte existenci minimálně dvou fází TiZnMg. Jak odlišujete vznik nové fáze od pouhé chemické heterogenity nebo difúzní zóny mezi částicemi? XRD taktéž není zcela průkazná.
  2. Jak si vysvětluje, že vzorky série 6II (900 °C) vykazovaly menší obsah kyslíku než 6I (850 °C), přestože vyšší teplota podporuje oxidaci?
  3. Jak bylo kromě XRD analýzy ověřeno, že vymizení a-Ti skutečně znamená stabilizaci b-Ti a ne pouze překrytí píků jinými fázemi nebo zjemnění po mletí/mechanickém legování?
  4. Na základě čeho vylučujete u XRD analýzy přítomnost TiC, když píky odpovídají XRD spektru a vzorky byly připraveny v grafitových celách?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová