等通道彎角擠製參數對5083鋁合金之影響｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	曾錫萍 Si-Ping Tzeng
論文名稱：	等通道彎角擠製參數對5083鋁合金之影響
指導教授：	李雄 Shyong Lee
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 機械工程學系 Department of Mechanical Engineering
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	107
中文關鍵詞：	5083 、擠製、等通道
外文關鍵詞：	ECAE
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摘要
等通道彎角擠製（ECAE）是利用材料在加工的過程中，讓材料發生嚴重塑性變形而達到強化效果的一種製程，本實驗將把這理論運用在非熱處理型5083鋁合金材料上，在實驗中將透過改變「通道彎角」、「擠製溫度」、「擠製方位」及「擠製道次」等製程參數，期望能有效提升材料強度並更進一步增加材料之伸長率，進一步增加5083鋁合金運用的廣泛性。
由實驗的結果知道，通道彎角及擠製溫度為影響擠製後材料強度的主要因素，材料在通過通道彎角Φ=90°後的強度明顯比Φ=120°要來的好，且兩者之間的差異會隨著溫度愈低而趨於明顯，在相同條件下當擠製溫度為200℃時，兩者的降伏強度有100MPa以上的差值，但是高溫擠製時強度就沒有明顯的差異了。
在晶粒細化方面，當實驗在高溫進行時，才會有動態再結晶現象產生的機會，然而在擠製彎角Φ=120°條件下，由於產生的應變較少，晶粒非但無法細化，還有可能進一步成長，同時延伸率無法持續提升；可是當材料在Φ=90°擠製時，由於提供較大的應變量及差排數量可以動態再結晶產生10μm以下的細晶，讓晶粒細化的效果顯著，但我們發現，透過動態再結晶的方式無法使晶粒細化均勻，以致延性無法提升太多。將擠製條件Φ=90°，T=200℃擠製後之試棒以靜態再結晶方式讓試棒結晶，則會得到較細且均勻的晶粒。
材料在不同方位經四個道次擠製後，Route A的強度會略高於其他方位的強度，但幅度卻不是很大，然而在晶粒細化方面，Route BC在經多道次擠製後，晶粒有變小的趨勢，相較之下其他方位則較不易有細化的現象。

目  錄
頁數
摘要 ------------------------------------------------------- Ⅰ
誌謝 ------------------------------------------------------- Ⅱ
目錄 ------------------------------------------------------- Ⅲ
表目錄 ----------------------------------------------------- Ⅵ
圖目錄 ----------------------------------------------------- Ⅶ
第一章 前言 ------------------------------------------------ 1
1 研究背景 --------------------------------------------- 1
2 材料選擇 --------------------------------------------- 3
2 本文研究目的與範疇 ----------------------------------- 4
第二章 基本原理與文獻回顧 ---------------------------------- 4
1 鋁 --------------------------------------------------- 5
1.1 鋁的冶煉 ----------------------------------------- 5
1.2 添加鎂對5000系列鋁合金的影響 -------------------- 6
2 細晶材料簡介 ----------------------------------------- 7
2.1 細晶材料之沿革 ------------------------------------7
2.2 細晶材料之特性 ----------------------------------- 7
3 ECAE 簡介 -------------------------------------------- 9
3.1 製成簡介 ----------------------------------------- 9
3.2 原理 --------------------------------------------- 10
4 擠製路徑與剪應變特性 --------------------------------- 13
5 ECAE 強化機制 ---------------------------------------- 16
5.1 細晶強化 ----------------------------------------- 16
5.1 加工強化 ----------------------------------------- 17
6 金屬材料再結晶概論 ----------------------------------- 18
6.1 冷作加工儲存能 ----------------------------------- 18
6.2 儲存能的釋出及再結晶驅動力 ----------------------- 19
6.3 再結晶晶核的形成 --------------------------------- 20
6.4 再結晶溫度 --------------------------------------- 20
6.5 再結晶晶粒尺寸 ----------------------------------- 21
6.6 ECAE 之晶粒細化原理 ------------------------------ 22
第三章 實驗材料及步驟 -------------------------------------- 30
1 實驗設備 --------------------------------------------- 30
2 實驗材料 --------------------------------------------- 32
3 腐蝕液------------------------------------------------ 33
4 模具設計及加溫系統 ----------------------------------- 34
5 實驗步驟 --------------------------------------------- 36
6 測試及分析 ------------------------------------------- 38
6.1 常溫拉伸試驗 ------------------------------------- 39
6.2 金相試驗 ----------------------------------------- 39
6.3 硬度試驗 ----------------------------------------- 40
7 退火處理 --------------------------------------------- 41
第四章 結果與討論 ------------------------------------------ 49
1 巨觀分析 --------------------------------------------- 49
1.1 擠製彎角Φ對試棒外觀之影響 ----------------------- 50
2.2 擠製方位對試棒外觀之影響 ------------------------- 51
1.3 擠製溫度對試棒外觀之影響 ------------------------- 52
2 微觀分析 --------------------------------------------- 53
2.1 擠製彎角Φ對顯微組織的影響 ----------------------- 53
2.1.1 在擠製彎角Φ=120°下之顯微組織發展 ------------ 54
2.1.2 在擠製彎角Φ=90°下之顯微組織發展 ------------- 55
2.2 擠製方位對顯微組織的影響 ------------------------- 56
2.3 擠製道次對顯微組織的影響 ------------------------- 57
3 退火處理對顯微組織的影響 ----------------------------- 58
4 ECAE 對機械性質的影響 -------------------------------- 61
4.1 擠製彎角Φ對機械性質的影響 ----------------------- 61
4.2 擠製溫度對機械性質的影響 ------------------------- 64
4.3 擠製方位對機械性質的影響 ------------------------- 66
4.4 擠製道次對機械性質的影響 ------------------------- 68
5  潤滑劑對ECAE製程的影響 ----------------------------- 69
第五章 結論 ------------------------------------------------ 104
參考文獻 --------------------------------------------------- 106

                                

參考文獻
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