超輕鎂鋰合金經每道次高壓延進給率後之顯微組織與機械性質研究

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高嘉宏(Chia-hung Kao) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系在職專班

論文名稱

超輕鎂鋰合金經每道次高壓延進給率後之顯微組織與機械性質研究
(Microstructures and Mechanical Properties of LAZ1110 Mg-Li Alloy after A Feed Rate of Heavy Rolling Reduction)

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摘要(中)

本研究目的為藉由不同壓延進給率方式，探討超輕鎂鋰合金之顯微組織的變化與機械性質的改變。鋰的加入大大提升了鎂合金的可塑性，使鎂合金具有良好的冷、熱的塑性變形能力，又以往之研究結果顯示，鎂鋰合金的機械強度與加工硬化效能不是很突出，為了提高Mg-Li合金的機械強度與加工硬化效能，添加Sc和Be元素進入Mg-Li合金中，形成LAZ1110及LAZ1110+Be&Sc兩種合金進行研究探討。
再利用不同的製程來提升機械性質，如固溶強化與冷加工強化；將材料分別進行壓延30%、60%、90%，由實驗的壓延進給率分別以10%與15%比較可以發現到，當鎂鋰合金製程經過擠製+固溶+壓延後，因為固溶強化與冷加工強化效果疊加，使得在當進給率15%的壓延90%後的最高強度可達281MPa左右，明顯高於當進給率10%的壓延90%後的最高強度約246 MPa，依先前文獻推知如經另一製程擠製+固溶+壓延時效後，鎂鋰合金材料於室溫時效下20~40hrs時會有尖峰時效產生，可產生最大抗拉強度。
顯微組織方面，由實驗結果可以發現到，兩種合金經過固溶處理後由α+β的雙相結構固溶為單一β相，經過壓延後晶粒被拉長呈現長條狀的晶粒，而隨著壓延率的上升α相也隨著被析出。兩種合金經過擠製+固溶+壓延後之試片，施以50、100、150、200、250℃×30mins退火處理後，其晶粒隨著溫度上升而增大，但是溫度達250℃時可以觀察到均勻的靜態再結晶之晶粒，尤其是壓延率90%之試片，其晶粒均小於10μm，適合用於超塑性之試驗。當壓延過後之鎂鋰合金置於室溫下，α相的析出會造成強度的下降而有過時效的效果。

摘要(英)

This study purpose uses a different feed rate of rolling reduction, to research and discuss the microstructures and mechanical properties of a series of super light magnesium-lithium alloys. Adding Li raises Mg alloy formability and promotes improving cool and heat deformation ability. Previous researches indicate that Mg-Li alloys lack of strength and work hardening, therefore we wish to increase its strength and work hardening by adding Sc and Be into the alloy, creating two alloys, LAZ1110, LAZ1110+ Be &Sc, respectively.
And we also use different processes to enhance the mechanical properties, such as solid solution treatment and cold work strengthening. Each material is rolled reduction by 30%, 60% and 90%. Experimental rolling reduction feed rate uses 10% and 15% to compare the test data difference. After Mg-Li alloy is extrusion plus solid solution and then cold rolling. Due to the superimposition effect of solid solution strengthening and cold work strengthening, the material after 90% rolling reduction of a feed rate 15% can obtain a maximum strength of about 281MPa. It’s apparently higher than a maximum about 246MPa of 90% rolling reduction of a feed rate 10%. Follow prior thesis, we can infer if the material is extruded, solid solution treated and cold rolled before aged. The material aged under room temperature after 20~40hrs will have peakaging with maximum tensile strength.
In microstructures, experimental results show that two alloys change from α+β-phase to a single β-phase after solid solution treatment. After rolling the grains are elongated and α-phase will precipitate with increasing rolling percentage. The two alloys’ specimens after extrusion, solid solution and cold rolling were annealed at 50、100、150、200、250℃, respectively, for 30min. Their grain size increases with increasing annealing temperature. When annealing temperature reaches 250℃, uniformed static recrystalled grains can be observed, especially in specimens with 90% rolling reduction whose grain size is less than 10μm which is suitable for superplasticity tests. When Mg-Li alloys are placed under room temperature α-phase will precipitate resulting in a decrease in strength and overaging.

關鍵字(中)

★ 壓延
★ 固溶處理
★ 鎂鋰合金
★ 晶粒細化

關鍵字(英)

★ Grain refining
★ Magnesium-Lithium alloy
★ Rolling
★ Solution treatment

論文目次

目錄
摘要
目錄 II
圖目錄 V
表目錄 IXII
第一章緒論 1
1-1 前言 1
第二章文獻回顧 4
2-1鎂合金的材料特性 4
2-2 鎂合金的命名規範符號 7
2-3鎂合金的分類 8
2-4 合金元素添加對鎂合金性質之影響 9
2-4-1 添加鋰(Li) 10
2-4-2添加鋁 (Al) 10
2-4-3添加鋅 (Zn) 11
2-4-4添加鈧 (Sc) 11
2-4-5添加鈹 (Be) 12
2-5金屬材料再結晶理論 12
2-5-1 加工硬化 14
2-5-2鎂合金的熱處理 15
2-5-3再結晶晶核的形成 16
2-6鎂合金晶粒細化之方法與理論 16
2-6-1鎂合金晶粒細化之影響 16
2-6-2晶粒細化的方法 17
2-7超輕鎂鋰合金在室溫時效特性之相關研究文獻 18
2-8提升鎂鋰合金強度之相關研究文獻 18
第三章實驗方法與設備 30
3-1實驗材料 30
3-2 實驗設備 31
3-3 成份分析 32
3-4實驗步驟 32
3-5 冷壓延+熱機處理 32
3-6 微結構組織 33
3-6-1 金相觀察(OM)及晶粒大小量測 33
3-7 XRD測試 34
3-8　機械性質測試 34
3-8-1常溫拉伸測試 34
第四章結果與討論 43
4-1 OM顯微組織觀察 43
4-1-1鎂鋰合金擠製材經3年室溫時效後之金相顯微組織 43
4-1-2 鎂鋰合金擠製材經固溶後之金相顯微組織 44
4-1-3 鎂鋰合金固溶處理後冷壓延之金相顯微組織 44
4-1-4 鎂鋰合金經退火處理後之金相顯微組織 45
4-2 XRD結構分析 46
4-2-1 擠製材與自然時效3 年後之XRD 分析 46
4-2-2 固溶處理之XRD 分析 46
4-2-3 固溶處理後經不同壓延率之XRD 分析 47
4-2-4 固溶處理加冷壓延後自然時效之XRD 分析 47
4-3 常溫拉伸試驗 48
4-3-1 鎂鋰合金擠製加固溶後再壓延之機械性質 48
4-3-2 擠製原材與固溶後壓延的自然時效之機械性質 49
4-3-3鎂鋰合金固溶與壓延後的退火之機械性質 49
第五章結論 69
參考文獻 70

參考文獻

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指導教授

李雄(Shyong Lee)

審核日期

2011-5-30

推文