Master's Thesis

The effect of electrolytic hydrogenation on the mechanical properties and fracture behavior of EN AW-2618-T6 alloy

Final Thesis 3.29 MB Appendix 6.91 MB

Author of thesis: Bc. Michal Černý

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Libor Válka, CSc.

Reviewer: Ing. Michal Jambor, Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with the influence of electrolytic hydrogen charging on the mechanical properties and fracture behavior of the EN AW 2618-T6 aluminum alloy. The aim of the thesis was to assess the effect of hydrogen and the parameters of electrolytic hydrogen charging on the degradation of the alloy’s mechanical properties and to explain its behavior in terms of hydrogen embrittlement mechanisms. The experimental part included electrolytic hydrogen charging of specimens, subsequent tensile testing, and fracture surface analysis using scanning electron microscopy and metallographic methods.
The results demonstrated a decrease in ductility, an increase in reduction of area, an increase in strength characteristics, and a change in fracture morphology with increasing electrolytic hydrogen charging parameters. The fracture character changed from a transcrystalline high-energy ductile fracture to an intercrystalline low-energy ductile fracture. However, these dependencies were observed only up to certain values of current density and hydrogen charging time, after which? they stabilized.
Based on the obtained results, the probable mechanisms of hydrogen embrittlement were identified, with the HELP and HEDE mechanisms playing the dominant role. Factors affecting the course of the experiment and the uncertainty of the results were also discussed. The thesis contributes to a better understanding of the influence of hydrogen on aluminum alloys after electrolytic hydrogen charging.

Keywords:

Hydrogen embrittlement, electrolytic hydrogen charging, EN AW 2618-T6 aluminum alloy, fracture behavior, hydrogen traps.

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval svoji diplomovou práci, byly přečteny posudky vedoucího práce a oponenta práce. Otázky oponenta: 1. otázka - zodpovězeno 2. otázka - zodpovězeno 3. otázka - zodpovězeno Otázky komise: Jaká byla doba mezi vodíkováním a realizací zkoušky? Byl tento parametr sledován? (zodpovězeno) Křehnutí vodíku mechanismem HELP - Mohl byste blíže popsat tento mechanismus? Když se lokalizuje plasticita, proč dojde ke zkřehnutí? (zodpovězeno) Proč jste používal lineární extrapolaci? Který údaj na rovnici regrese pomůže k rozhodnutí? (zodpovězeno) Na jaké aplikace se použitá slitina v praxi používá? Jakým způsobem může dojít k vodíkového zkřehnutí v praxi? (zodpovězeno) Tlaková láhev - vhodné materiály? Existují i jiné testy na vyhodnocení vodíkové křehkosit než použitá v práci? (zodpovězeno)

Language of thesis

Slovak

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Materials Science and Engineering

Study programme

Materials Engineering (N-MTI-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (předseda)
Ing. Lukáš Řehořek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Klára Částková, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc. (člen)
Ing. Martin Zelený, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Karel Maca, Dr. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Libor Válka, CSc.

V diplomové práci pana Bc. Michala Černého je řešena problematika vlivu vodíkového prostředí na lomové chování hliníkové slitiny EN AW 2618-T6.

Práce je rozdělena do tří hlavních částí, kdy v první z nich se autor zabývá teoretickými základy vlivu vodíku na chování kovových materiálů a teorií vodíkové křehkosti. Ve druhé části práce jsou metodicky shrnuty postupy a techniky, použité při hodnocení vlivu elektrolytického vodíkování na mechanické vlastnosti experimentálního materiálu. Třetí, poměrně obsáhlá část práce je věnována diskusi a závěrům, ke kterým autor při řešení problematiky dospěl.

Pan Bc. Michal Černý prokázal schopnost pracovat samostatně jak v oblasti teoretické a rešeršní, tak v oblasti praktické. Velmi dobře se orientoval v odborné literatuře, přičemž získané poznatky dokázal samostatně využít při zpracování vlastních experimentů.

Práce splňuje požadavky kladené na diplomové práce, a proto ji doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Michal Jambor, Ph.D.

Posudzovaná diplomová práca sa zaoberá hodnotením vplyvu elektrolytického nasycovania vodíkom na mechanické vlastnosti a lomové správanie zliatiny AW 2618. V teoretickej časti práce sú postupne popísané základné aspekty študovanej problematiky – vodíková krehkosť, transport a interakcie vodíka v kovových materiáloch, jednotlivé známe mechanizmy vodíkového skrehnutia až po metódy ochrany materiálov pred vodíkovým skrehnutím. Teoretická časť práce je logicky členená a poskytuje dostatočný úvod do problematiky, ktorá je následne riešená v experimentálnej časti. Samotná experimentálna časť práce je rozdelená na popis experimentu, výsledky a ich diskusiu a závery. Veľmi pozitívne hodnotím predovšetkým kapitolu „výsledky a diskusia“, kde diplomant detailne popisuje dosiahnuté výsledky a najmä podrobne diskutuje rôzne aspekty pozorovaných javov, čím preukazuje hlboké porozumenie a prehľad v danej problematike. Práca má dobrú jazykovú úroveň. Napriek pomerne veľkému rozsahu obsahuje len minimálny počet chýb a preklepov, ktoré však zásadne neznižujú jej celkovú úroveň. Diplomant v práci na niekoľkých miestach používa nesprávnu terminológiu, čo je pravdepodobne dôsledok nedokonalého prekladu z anglickej literatúry. Nedostatkom práce je grafická úprava a absencia lepšej práce s použitými obrázkami, kde chýba ich lepší popis s vyznačením popisovaných a diskutovaných miest/javov. Celkový dojem z hodnotenej práce je veľmi dobrý, práca zodpovedá požadovanej úrovni a spĺňa náležitosti kladené na tento druh práce. Diplomant v práci spĺňa stanovené ciele, a preto túto prácu odporúčam k obhajobe.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 1. Na strane 30 je popísaná príprava vzoriek na samotný experiment elektrolytického nasycovania vodíkom, avšak nie je bližšie špecifikovaný stav povrchu materiálu z hľadiska jeho drsnosti a histórie obrábania. Myslíte si, že by počiatočný stav povrchu mohol ovplyvniť samotný proces nasycovania vodíkom, prípadne akým spôsobom by sa to mohlo prejaviť na výsledných mechanických vlastnostiach a deformačnom správaní?
  2. 2. Na strane 43 je diskutovaný potenciálny vplyv vodíka na mechanické vlastnosti, v dôsledku interakcie atómov vodíka s dislokáciami, čo vplýva na ich mobilitu. Je možné tieto prejavy vidieť na samotnom priebehu skúšky ťahom?
  3. 3. Jedným z nedostatkov zvoleného experimentálneho postupu je absencia overenia účinnosti procesu elektrolytického nasycovania vodíkom prostredníctvom priamej detekcie koncentrácie vodíka vo vzorkách (čo konštatuje aj samotný autor na strane 56). V prípade dostupnosti potrebných metód, akú metódu by ste zvolili na overenie koncentrácie vodíka vo Vašom prípade a ako by ste upravili experimentálny plán?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová