Doktorsvörn í eðlisfræði- Máni Þór Radsson

Streymi

Doktorsefni: Máni Þór Radsson

Heiti ritgerðar: Fasaskipti og efnahvörf í álbráð mæld með litrófsgreiningu á laser-örvaðri rafgasgeislun (In-Situ LIBS Analysis of Oxidation, Vaporization, and Phase Transformations in Molten Aluminum Alloys)

Andmælendur:
Dr. Reinhard Noll, Head of Research and Development at Laser Analytical Systems & Automation GmbH (LSA), Aachen, Þýskalandi
Dr. Sigurður Ingi Erlingsson, prófessor við Verkfræðideild Háskólans í Reykjavík

Leiðbeinandi: Dr. Snorri Þorgeir Ingvarsson, prófessor við Raunvísindadeild Háskóla Íslands

Einnig í doktorsnefnd: 
Dr. Kristján Leósson, þróunarstjóri DTE, Ísland
Dr. Georges Salloum-Abou-Jaoude, R&T Exploration project leader, Constellium, Frakklandi
Dr. Guðrún Arnbjörg Sævarsdóttir, prófessor við Verkfræðideild Háskólans í Reykjavík

Doktorsvörn stýrir: Dr. Benjamín Ragnar Sveinbjörnsson, dósent og varadeildarforseti Raunvísindadeildar HÍ  

Ágrip

Í þessari ritgerð er sýnt fram á hvernig litrófsgreining á laser-örvaðri rafgasgeislun (LIBS) frá álmelmum á fljótandi formi getur nýst til að rannsaka varmafræðilega hegðun, t.d. uppgufun, efnahvörf og fasabreytingar í bráðnum álblöndum. Niðurstöðurnar sýna að LIBS á bráðnum málmi nýtist ekki einungis til hraðra efnagreininga, heldur getur einnig veitt beina innsýn í varmajafnvægi, oxunarferli og fasabreytingar í rauntíma. Í Al–Mg málmblöndum reyndist LIBS merki frá magnesíum vera tengt uppgufun úr bráðinni, sem orsakaði veldisaukningu á mældu magni Mg með hækkandi hitastigi. Aukningin var í samræmi við uppgufunarvarma Mg, sem rennir stoðum undir þá niðurstöðu að LIBS merkið sé beintengt gufu–vökva jafnvægi yfir bráðinni. Niðurstöður sýndu að önnur efni í bráðinni (Si, Sn og Zn) í 1-3 wt% magni höfðu merkjanleg áhrif á hitastigsháða Mg LIBS merkið og að snefilmagn af Be, Ca eða Sr í bráðinni dró verulega úr hlutþrýstingi Mg sem er í samræmi við fyrri rannsóknir á áhrifium þessara efna á oxun bráðinna álmelma sem innihalda Mg. Í Al–Li málmblöndum komu fram sterk mettunaráhrif vegna hraðrar oxunar Li. Tímaháð mæling sýndi að styrkur Li í bráðinni lækkar samkvæmt veldisfalli, með tímafasta sem hækkar línulega með auknu Mg innihaldi. Einnig var sýnt fram á að þegar Li er bætt í hráál lækkar styrkur Mg, Ca og Sr í bráðinni samhliða lækkun í Li, sem bendir til þátttöku þessara efna í myndun oxíða á yfirborði. Í Al–Ti og Al–Zr málmblöndum var LIBS notað til að rekja í rauntíma bæði uppleysingu og útfellingu Al₃Ti og Al₃Zr við stýrða hitun og kælingu á bráðinni. Mældar fasabreytingar voru í góðu samræmi við varmafræðilíkön, auk þess sem mælingar við ólíkan kólnunarhraða sýndu breytilega undirkælingu fyrir Al₃Ti og Al₃Zr fasa. Með því að bæta Si í bráðina dró úr undirkælingu í Al–Zr kerfum og leiddi til fíngerðari Al₃Zr fasa við storknun. Heildarniðurstöðurnar sýna að LIBS er öflugt tæki til að greina uppgufun, oxun og fasamyndun í bráðnum málmblöndum og býður upp á einstaka möguleika til rauntímagreiningar í bæði málmrannsóknum og iðnaðarferlum.

Um doktorsefnið

Máni hóf doktorsnám við HÍ árið 2023. Hann lauk bæði B.Sc.- og M.Sc.-gráðu í efnaverkfræði (Materials Science) frá Iran University of Science and Technology. Hann starfar nú sem rannsakandi hjá DTE ehf í Reykjavík.