Potenciál využití analýzy difrakce zpětně odražených elektronů pro hodnocení a optimalizaci technologických postupů v automotive
Loading...
Date
2025-06-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá potenciálem metody difrakce zpětně odražených elektronů (EBSD) jako účinného nástroje pro hodnocení a optimalizaci technologických procesů v automobilovém průmyslu. Vzhledem k rostoucím nárokům na lehké, pevné, výkonné a bezpečné materiály - zejména v souvislosti s elektromobilitou a zvyšováním energetické účinnosti se stává detailní mikrostrukturní charakterizace klíčovou součástí vývoje materiálu. Teoretická část práce představuje základní principy EBSD ve spojení se skenovacím elektronovým mikroskopem (SEM). Popisuje možnosti získávání informací o orientaci krystalografických zrn, velikosti a tvaru zrn, textuře a přítomnosti mikrostrukturních defektů. Dále je uveden historický vývoj metody, parametry ovlivňující kvalitu difrakčních obrazců (urychlovací napětí, pracovní vzdálenost, kvalita povrchu) a přínosy této metody v oblasti výzkumu i průmyslové praxe. Zvláštní pozornost je věnována úloze EBSD při zajišťování kvality, optimalizaci technologických procesů (např. tváření, tepelné zpracování) a při analýze příčin poruch. Praktická část se zaměřuje na kompletní přípravu metalografických vzorků pro EBSD analýzu, od dělení přes ukotvení a broušení až po finální leštění, přičemž je kladen důraz na vibrační leštění, které hraje důležitou roli při dosažení kvalitního povrchu. Vybrané vzorky z různých technologických procesů byly analyzovány pomocí EBSD a jejich výsledky byly dále zpracovávány. Současně byly optimalizovány i parametry SEM a EBSD. Získané výsledky jednoznačně ukazují, že správná volba postupu přípravy vzorku a vhodné nastavení přístrojových parametrů významně ovlivňují kvalitu difrakčních obrazců, a tím i přesnost interpretace mikrostrukturních vlastností vzorku. Tato práce potvrzuje význam EBSD nejen ve výzkumu a vývoji, ale i jako nástroj pro kontrolu kvality a prevenci selhání komponent v automobilovém průmyslu. Kromě hodnocení orientace a textury zrn se EBSD v praxi uplatňuje také při sledování fázových transformací, určování typu hranic zrn a identifikaci nepříznivých mikrostruktur, které mohou být výsledkem nevhodných výrobních para-metrů. Tyto informace jsou zásadní při vývoji komponent s přesně definovanými mechanickými vlastnostmi a dlouhodobou spolehlivostí. Práce také přináší praktický rámec pro využití EBSD v prostředí sériové výroby, kde je kladen důraz na rychlost, reprodukovatelnost a integraci s dalšími analytickými metodami.
This thesis examines the potential of the electron backscattered diffraction (EBSD) method as an effective tool for the evaluation and optimization of technological processes in the automotive industry. Due to the increasing demands for lightweight, strong, high-performance and safe materials - especially in the context of electro-mobility and increasing energy efficiency - detailed microstructural characterization is becoming a key part of material development. The theoretical part of the thesis introduces the basic principles of EBSD in conjunction with scanning electron microscopy (SEM). It describes the possibilities of obtaining information on crystallographic grain orientation, grain size and shape, texture and the presence of microstructural defects. The historical background of the method, the parameters affecting the quality of diffraction patterns (accelerating voltage, working distance, surface quality) and the benefits of this method in research and industrial practice are also presented. Particular attention is paid to the role of EBSD in quality control, optimization of technological processes (e.g. moulding, heat treatment) and failure cause analysis. The practical part focuses on the complete preparation of metallographic samples for EBSD analysis, from the sectioning through anchoring and grinding to final polishing, with a focus on vibratory polishing, which plays an important role in achieving surface quality. Selected samples from the different technological processes were analysed by EBSD and the results were further processed. At the same time, the SEM and EBSD parameters were optimized. The achieved results clearly show that the correct choice of the method of sample preparation procedure and appropriate setting of the instrument parameters significantly affect the quality of the diffraction patterns and thus the accuracy of the interpretation of the microstructural properties of the sample. This work confirms the importance of EBSD not only in research and development, but also as a tool for quality control and prevention of component failure in the auto-motive industry. In addition to the assessment of grain orientation and texture, EBSD has practical applications in monitoring phase transformations, determining grain boundary types and identifying unfavorable microstructures that may result from inappropriate manufacturing parameters. This information is essential in the development of components with well-defined mechanical properties and long-term reliability. The work also provides a practical framework for the use of EBSD in a mass production environment where the focus on speed, reproducibility and integration with other analytical methods.
This thesis examines the potential of the electron backscattered diffraction (EBSD) method as an effective tool for the evaluation and optimization of technological processes in the automotive industry. Due to the increasing demands for lightweight, strong, high-performance and safe materials - especially in the context of electro-mobility and increasing energy efficiency - detailed microstructural characterization is becoming a key part of material development. The theoretical part of the thesis introduces the basic principles of EBSD in conjunction with scanning electron microscopy (SEM). It describes the possibilities of obtaining information on crystallographic grain orientation, grain size and shape, texture and the presence of microstructural defects. The historical background of the method, the parameters affecting the quality of diffraction patterns (accelerating voltage, working distance, surface quality) and the benefits of this method in research and industrial practice are also presented. Particular attention is paid to the role of EBSD in quality control, optimization of technological processes (e.g. moulding, heat treatment) and failure cause analysis. The practical part focuses on the complete preparation of metallographic samples for EBSD analysis, from the sectioning through anchoring and grinding to final polishing, with a focus on vibratory polishing, which plays an important role in achieving surface quality. Selected samples from the different technological processes were analysed by EBSD and the results were further processed. At the same time, the SEM and EBSD parameters were optimized. The achieved results clearly show that the correct choice of the method of sample preparation procedure and appropriate setting of the instrument parameters significantly affect the quality of the diffraction patterns and thus the accuracy of the interpretation of the microstructural properties of the sample. This work confirms the importance of EBSD not only in research and development, but also as a tool for quality control and prevention of component failure in the auto-motive industry. In addition to the assessment of grain orientation and texture, EBSD has practical applications in monitoring phase transformations, determining grain boundary types and identifying unfavorable microstructures that may result from inappropriate manufacturing parameters. This information is essential in the development of components with well-defined mechanical properties and long-term reliability. The work also provides a practical framework for the use of EBSD in a mass production environment where the focus on speed, reproducibility and integration with other analytical methods.
Description
Subject(s)
Zpětně odražené elektrony, EBSD analýza, automobilový průmysl, krystalografická struktura, příprava vzorků, optimalizace technologických procesů, kontrola kvality