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研究生： 徐梓益
Tiz-Yi Hsu
論文名稱： Cu/Mg比對Al-Cu-Mg-Ag合金熱穩定性之影響
指導教授： 李勝隆
Sheng-Long 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： 90
語文別： 英文
論文頁數： 50
中文關鍵詞： 熱穩定性
外文關鍵詞： Al-Cu-Mg-Ag, thermal stability
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    • Al-Cu-Mg-Ag合金為一可熱處理型鋁合金，強化相Ω相及θ’相析出受Cu/Mg比影響。由於Ω相在鋁基地主要滑動面{111}α上析出，且Ω相具高溫穩定性，不僅可增加材料機械強度，亦使材料於高溫長時間下有好的熱穩定性。由於Al-Cu-Mg-Ag合金析出行為受Cu/Mg比影響，本研究探討不同Cu/Mg比對Al-Cu-Mg-Ag合金熱穩定性之影響。
    實驗設計四種Cu/Mg比（Mg含量）試片，分別為29（0.16wt.% Mg）、19（0.25 wt.% Mg）、8（0.56 wt.% Mg）、4（1.12 wt.% Mg）的Al-4.6Cu-Mg-0.6Ag（wt.%）合金，經T7熱處理後置於高溫107℃、135℃、155℃持溫1000小時後，以光學顯微鏡（OM）、電子微探儀（EPMA）、導電度（%IACS）、微差掃描熱分析（DSC）、掃描式電子顯微鏡（SEM）與穿透式電子顯微鏡（TEM）分析微結構變化，機械性質測試則進行拉伸試驗與硬度試驗，透過機械性質的分析，以了解Cu/Mg比對Al-Cu-Mg-Ag合金於高溫下之微結構上的差異，如何影響合金機械性質及熱穩定性。
    含1.12wt.%Mg的合金，因Mg含量過高，加工硬化現象極為明顯，造成擠型性不佳，極易於擠型時產生巨大的裂縫，故不對其進行熱穩定性研究。
    由DSC及TEM分析可知，合金於T7熱處理後，隨著Mg含量的增加（Cu/Mg比降低），Ω相析出量增加且漸為主要強化相；由熱穩定性的硬度曲線可知，硬度曲線的下降幅度，隨Mg含量的增加（Cu/Mg比降低）而趨緩，由此可知，合金中Ω相愈多，於高溫長時間時效的熱穩定性愈好。

    總目錄 謝誌………………………………………………………………………I 摘要……………………………………………………………………II 總目錄…………………………………………………………………III 圖目錄…………………………………………………………………V 表目錄…………………………………………………………………VII 壹、前言…………………………………………………………………1 一﹑Al-Cu-Mg-Ag合金簡介………………………………………1 二﹑Al-Cu-Mg-Ag合金之熱處理與析出強化作用………………2 三﹑Cu/Mg比對Al-Cu-Mg-Ag合金析出相影響…………………4 四﹑Al-Cu-Mg-Ag合金機械性質及熱穩定性簡介………………5 貳、實驗方法與步驟……………………………………………………7 一﹑鑄造、擠製與熱處理……………………………………………8 1. 合金配置及成份分析………………………………………8 2. 擠製…………………………………………………………8 3. 熱處理………………………………………………………9 二﹑微結構觀察……………………………………………………9 1. 金相觀察及EPMA………………………………………9 2. 導電度量測……………………………………………10 3. 掃描式電子顯微鏡觀察(SEM)…………………………10 4. 微分掃描熱分析(DSC)…………………………………10 5. 穿透式電子顯微鏡觀察(TEM)……………………………11 三﹑機械性質分析…………………………………………………11 1. 硬度試驗…………………………………………………11 2. 拉伸試驗…………………………………………………11 參、結果與討論…………………………………………………………12 一﹑微結構分析……………………………………………………12 1. 金相觀察…………………………………………………12 2. 導電度量測………………………………………………17 3. 微分掃瞄熱分析（DSC）…………………………………20 4. TEM分析…………………………………………………27 二﹑機械性質分析………………………………………………38 1. 拉伸試驗…………………………………………………38 2. 硬度試驗…………………………………………………40 3. 熱穩定性試驗……………………………………………41 肆、結論………………………………………………………………44 伍、參考資料…………………………………………………………46 圖目錄 圖2.1 實驗流程表……………………………………………………7 圖2.2 圓形拉伸試棒規格（單位：mm）………………………………11 圖3.1 四種合金鑄造狀態之金相圖…………………………………13 圖3.2 四種合金均質化後之金相圖………………………………14 圖3.3 四種合金擠製後之金相圖…………………………………15 圖3.4 三種合金固溶後之金相圖……………………………………16 圖3.5 三種合金之固溶淬火、自然時效一天、 T7熱處理後之DSC…………………………………………22 圖3.6 A合金在T7，及T7後200hr、400hr、 600hr、800hr、1000hr之DSC圖……………………………24 圖3.7 B合金在T7，及T7後200hr、400hr、 600hr、800hr、1000hr之DSC圖……………………………25 圖3.8 C合金在T7，及T7後200hr、400hr、 600hr、800hr、1000hr之DSC圖……………………………26 圖3.9 Al-Cu-Mg-Ag合金於T7熱處理後， zone axis =〈011〉之繞射點…………………………………30 圖3.10 三種合金T7熱處理後之TEM微結構， zone axis=〈011〉之TEM影像圖…………………………31 圖3.11 A合金T7熱處理及T7熱處理後 高溫長時間時效1000小時， 於zone axis=〈011〉之TEM繞射點………………………32 圖3.12 A合金T7熱處理及T7熱處理後 高溫長時間時效1000小時之TEM微結構， zone axis=〈011〉之TEM影像圖…………………………33 圖3.13 B合金T7熱處理及T7熱處理後 高溫長時間時效1000小時， 於zone axis=〈011〉之TEM繞射點………………………34 圖3.14 B合金T7熱處理及T7熱處理後 高溫長時間時效1000小時之TEM微結構， zone axis=〈011〉之TEM影像圖…………………………35 圖3.15 C合金T7熱處理及T7熱處理後 高溫長時間時效1000小時， 於zone axis=〈011〉之TEM繞射點………………………36 圖3.16 C合金T7熱處理及T7熱處理後 高溫長時間時效1000小時之TEM微結構， zone axis=〈011〉之TEM影像圖…………………………37 圖3.17 A、B、C合金T7熱處理後之拉伸破斷面……………………39 圖3.18 A、B、C合金T7熱處理後，至於107℃（▲）、 135℃（●）、155℃（■）持溫1000小時 之硬度曲線，期間每100小時量測一次……………………41 表目錄 表1.1 Al-Cu-Mg及Al-Cu-Mg-Ag合金 析出物隨Cu/Mg改變…………………………………………5 表2.1 本實驗所溶配之Al-Cu-Mg-Ag合金成份…………………8 表3.1 A、B、C合金於鑄態、固溶淬火、 自然時效一天及T7熱處理後之導電度(%IACS)……………18 表3.2 A、B、C合金T7熱處理後於高溫持溫至 1000小時之導電度，期間每200小時做一次量測…………19 表3.3 合金A、B、C於107℃、135℃和155℃ 持溫1000小時之導電度(%IACS)……………………………20 表3.4 合金A、B、C於固溶淬火、自然時效一天 及T7熱處理後之析出熱量…………………………………23 表3.5 合金A、B、C於107℃、135℃和155℃ 持溫1000小時之析出熱量…………………………………23 表3.6 A、B、C合金T7熱處理後置於高溫 持溫1000小時後，析出物之變化……………………………28 表3.7 A、B、C合金經T7熱處理之拉伸性質………………………38 表3.8 A、B、C合金經不同熱處理之硬度……………………………39 表3.9 A、B、C合金經T7熱處理及T7熱處理後 置於高溫100小時和1000小時之硬度……………………41

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