超塑性5083鋁合金快速成形空孔狀態之分析

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陳信誌(Xian-Zh Chen) 查詢紙本館藏

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機械工程學系

論文名稱

超塑性5083鋁合金快速成形空孔狀態之分析

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摘要(中)

實驗結果顯示在SP-5083鋁合金快速成形的過程中，由於加壓程序及使用潤滑劑的影響，會改變成形零件金屬流的狀態，因而改變完全成形試件的厚度分佈狀況。在不同的成形溫度下，完全成形之柱狀杯形試件中，底部中心區域會有較大之變形量，厚度最薄的位置位於距離於成形零件底部中心點約為7.5 mm處，而非底部之彎角區域，而且這個區域也是空孔量最大的位置。成形溫度為400℃時，在試片未觸底前之自由成形階段中，因其其成形應變速率較小，空孔的生成率會比較低，所以試片觸底前，400℃的底部中心區域空孔率比450和500℃的空孔率為低。但是當變形試片觸底後，在400℃之成形溫度下，成形過程中仍然持續明顯的空孔生成現象產生，所以在完全成形之試片中反而具有較大之空孔量。由空孔量與應變量間的關係顯示，在400℃之成形溫度下，空孔成長仍然是受到應變控制成長機構的影響。但是在較高之成形溫度時，試片貼模後因模具作用之影響，空孔變化之狀態並不是完全符合應變控制成長機構的關係。在觸底前後階段，試片空孔率的增加以400℃最多，其次為500℃，而450℃最少；而在觸底後到完全成形期間，也是400℃的空孔率增加最多，其次為500℃，而450℃最少。

關鍵字(中)

★ 超塑性
★ 空孔

關鍵字(英)

★ superplasticity
★ cavity
★ cavitation

論文目次

目錄
頁數
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ
第一章前言
1-1 超塑性成形概述 1
1-2 超塑性成形與傳統加工方法比較 2
1-3 選用超塑性SP-5083鋁鎂合金的考量 4
1-4 本文研究目的及範疇 4
第二章文獻回顧
2-1 空孔成形（空孔生成） 6
2-2 空孔成長 9
2-3 空孔的改善與消除 12
第三章實驗材料與過程
3-1實驗材料 15
3-2 實驗步驟 16
頁數
3-2.1 實驗流程 16
3-2.2 超塑性成形試片的製作 17
3-2.3 拋光及試片觀察的步驟 18
3-3 實驗設備 19
第四章結果與討論
4-1 試片的厚度及空孔狀態 23
4-1.1 在溫度為400oC時，不同階段下的空孔狀態 23
4-1.2 在溫度為450oC時，不同階段下的空孔狀態 25
4-1.3 在溫度為500oC時，不同階段下的空孔狀態 26
4-2 試片底部中心區域厚度及有效應變的變化 27
4-2.1 成形試片底部中心區域的厚度變化 27
4-2.2 成形試片底部中心區域有效應變的變化 29
4-3 成形試片底部中心區域的空孔狀態 32
4-3.1 試片底部中心區域空孔狀態之分析 32
4-3.2 試片底部最大空孔率位置空孔狀態之分析 36
4-3.3 成形過程中中心區域空孔狀態的綜合說明 38
4-3.4 不同成形溫度下，試片中心區域空孔狀態的比較 40
頁數
第五章結論 44
參考文獻 46
圖目錄
頁數
圖1-1超塑性成形吹氣成形製程示意圖 48
圖1-2 晶界滑移造成空孔形成的示意圖 48
圖1-3由光學顯微鏡(OM)所看到在500oC的鋁合金成形試片內
空孔狀態圖 48
圖2-1 背壓成形法 49
圖2-2 隔板成形法 49
圖3-1 實驗流程圖 17
圖3-2 logσ－log 關係圖 50
圖3-3 m－log 關係圖 50
圖3-4 熱壓機圖 51
圖3-5 研磨拋光機圖 51
圖3-6 光學顯微鏡（OM）圖 52
圖3-7 影像分析相關設備示意圖 52
圖4-1 400oC成形過程圖 53
圖4-2 在400oC、工作時間30秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 53
圖4-3 在400oC、工作時間60秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 54
圖4-4 在400oC、工作時間90秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 54
圖4-5 在400oC、工作時間107秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖55
圖4-6 在400oC、工作時間112秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖55
圖4-7 在400oC、工作時間120秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖
56
圖4-8 在400oC、工作時間136秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 56
圖4-9 在450oC、工作時間67秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 57
圖4-10 在450oC、工作時間70秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖57
圖4-11 在450oC、工作時間85秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 58
圖4-12 在500oC、工作時間60秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 58
圖4-13 在500oC、工作時間62秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 59
圖4-14 在500oC、工作時間70秒的試片上，空孔率及厚度的狀態圖 59
圖4-15 在各個溫度下，中心點位置之工作時間對應厚度關係圖 60
圖4-16 在各個溫度下，位置2上工作時間對應厚度狀態圖 60
圖4-17 在各個溫度下，中心點位置之工作時間對應有效應變關係圖 61
圖4-18 在各個溫度下，位置2上工作時間對應有效應變關係圖 61
圖4-19 在各個溫度下，中心點位置之有效應變對應空孔率關係圖 62
圖4-20 在各個溫度下，中心點位置之有效應變對應空孔總數關係圖 62
圖4-21 在400oC、觸底前不同應變下，中心點位置的空孔尺寸分佈圖 63
圖4-22 在400oC、觸底後不同應變下，中心點位置的空孔尺寸分佈圖 63
圖4-23 在450oC、不同應變下，中心點的空孔尺寸分佈圖 64
圖4-24 在500oC、不同應變下，中心點的空孔尺寸分佈圖 64
圖4-25 在各個溫度下，位置2上有效應變對應空孔率關係圖 65
圖4-26 在各個溫度下，位置2上有效應變對應空孔總數關係圖 65
圖4-27 在400oC、觸底前不同應變下，位置2的空孔尺寸分佈圖 66
圖4-28 在400oC、觸底後不同應變下，位置2的空孔尺寸分佈圖 66
圖4-29 在450oC、不同應變下，位置2的空孔尺寸分佈圖 67
圖4-30 在500oC、不同應變下，位置2的空孔尺寸分佈圖 67
圖4-31是空孔生成示意圖 68
圖4-32是空孔成長示意圖 69
圖4-33是空孔結合示意圖 69
圖4-34 在各個溫度下，觸底前試片中心點的空孔尺寸分佈狀態圖 70
圖4-35 在各個溫度下，觸底前試片位置2的空孔尺寸分佈狀態圖 70
圖4-36 在各個溫度下，完全成形試片中心點的空孔尺寸分佈狀態圖71
圖4-37 在各個溫度下，完全成形試片位置2的空孔尺寸分佈狀態圖 71
表目錄
頁數
表3-1 SP-5083鋁鎂合金化學成分表 17
表3-2 SP-5083鋁鎂合金材料性質表 17
表3-3 SP-5083鋁合金超塑性快速成形加壓程序表 20
表4-1 成形溫度400℃時各階段之空孔狀態變化表 39
表4-2 成形溫度450℃時各階段之空孔狀態變化表 40
表4-3 成形溫度500℃時各階段之空孔狀態變化表 40

參考文獻

參考文獻
【1】材料科學第二卷第2號 p128.
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【15】J. Pilling and N. Ridley, Acta Metall., Vol. 34, 1986, p669.
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指導教授

黃豐元(Fuang-Yuan Huang)

審核日期

2000-6-22

推文