博碩士論文 100353009 詳細資訊




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姓名 沈義?( Yi-Feng Shen)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系在職專班
論文名稱 超塑性鋁合金5083用於機翼前緣整流罩之研究
(Research In Superplastic Aluminum Alloy 5083 Applied To Wing's Leading Edge Fairing Covers)
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摘要(中) 本研究是運用超塑成形技術來進行中型民航客機波音737 機翼前緣整流罩的製作,研究探討利用不同的氣壓時程來進行吹製(如一般超塑成形、快速超塑成形與低壓長時間超塑成形)並觀察、探討超塑成形後超塑性5083材料的微觀組織變化。
研究所使用的材料為超塑性鋁合金5083 此超塑性材料的起始晶粒屬於細晶組織,在長時間高溫環境下細晶組織狀態會轉變成粗晶組織。一般而言材料在超塑成形製程中的變形機制是由於晶界滑移所造成的塑性變形,然而晶界滑移到某一個程度就可能會產生空孔。
探討三種不同的氣壓時程吹製出飛機前緣整流罩工件成品後進行空孔率分析與晶粒粗化現象觀察,可以了解工件塑性加工後對微觀組織的影響,最後再考慮飛機前緣整流罩成形工件厚度分佈,找出絕佳的超塑成形製程條件。
摘要(英) The purpose of this research is to evaluate the use of superplastic forming technology, in the production of the mid-sized Boeing 737 airliners leading edge fairing, as part of the wing’s construction. I will demonstrate the implementation of different air pressures used during the forming process of these superplastics (such as general superplastic forming, rapid superplastic forming and low pressure superplastic forming over a long period of time).I will then observe the change in the microstructure of superplastic 5083 after superplastic forming processes due to the variation in conditions when forming.
The material used for the research is superplastic aluminum alloy 5083 as the starting material. This superplastic has a fine grain structure. The fine grain structure will be converted into a coarse grain structure when exposed to a high-temperature environment over a long period of time. In general, during the forming process, the properties of the resultant molded materials grain structure is altered due to the plastic deformation caused by the materials grain boundary sliding when exposed to high temperatures. However, if the grain boundary slides to a certain degree, cavity can be generated within the material.
By exploring the use of three different air pressures during the forming process of the aircrafts leading edge fairing construction, in conjunction to analysis of the resultant component, regarding grain coarsening phenomenon and void generation within the material, we are able to conduce valuable information, concerning the impact of the forming process on the materials microstructure. From this, it is then possible to deduce the perfect processing conditions for superplastic forming, whilst retaining continuity in the formed articles thickness distribution.
關鍵字(中) ★ 5083鋁合金
★ 超塑成形
★ 空孔
關鍵字(英) ★ 5083 Aluminum Alloy
★ Superplastic Forming
★ Cavity
論文目次 摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
圖目錄 vii
表目錄 xiii
符號說明 xv
第一章 緒論 1
第二章 理論背景與文獻回顧 4
2-1 理論背景 4
2-1-1 超塑性變形 4
2-1-2 細晶超塑性材料特性【7】 5
2-1-3空孔形成機制 8
2-1-4 空孔生成(空孔成形) 8
2-1-5 空孔成長 9
2-2 文獻回顧 10
第三章 材料與實驗步驟 20
3-1實驗材料 20
3-2實驗設備 20
3-3實驗製程 22
3-3-1 一般超塑成形製程 22
3-3-2 快速超塑成形製程 22
3-3-3 低壓長時間超塑成形製程 22
3-4實驗步驟 23
3-4-1實驗流程 23
3-4-2腐蝕液調配流程 24
3-4-3微結構與金相觀察 24
第四章 結果與討論 37
4-1 機翼整流罩厚度分佈 37
4-1-1:一般超塑成形厚度分佈 39
4-1-2:快速超塑成形厚度分佈 40
4-1-3:低壓長時間超塑成形厚度分佈 41
4-2 機翼整流罩空孔 42
4-2-1:A點窄峰空孔狀態觀察 43
4-2-2:B點寬峰空孔狀態觀察 44
4-2-3:C點PART 1空孔狀態觀察 45
4-2-4:D點PART 2空孔狀態觀察 46
4-2-5:E點PART 3空孔狀態觀察 47
4-2-6:F點PART 4空孔狀態觀察 48
4-2-7:G點PART 5空孔狀態觀察 49
4-2-8:H點PART 6空孔狀態觀察 50
4-2-9:機翼整流罩空孔率各點趨勢分佈 51
4-3 機翼整流罩晶粒大小 52
4-3-1:A點窄峰晶粒尺寸 53
4-3-2:B點寬峰晶粒尺寸 54
4-3-3:C點PART 1晶粒尺寸 55
4-3-4:D點PART 2晶粒尺寸 56
4-3-5:E點PART 3晶粒尺寸 57
4-3-6:F點PART 4晶粒尺寸 58
4-3-7:G點PART 5晶粒尺寸 59
4-3-8:H點PART 6晶粒尺寸 60
4-3-9:機翼整流罩晶粒尺寸各點趨勢分佈 61
第五章 結論 86
參考文獻 87
參考文獻 【1】 Jiang Xinggang, Cui Jianzhonh and Ma Longxiang , ”An Experimental Study of Cavity Nucleation During Superplastic Deformation” , Material Research Society , Vol.196 , pp.8 , (1990) .
【2】 Atul H. Chokshi And Amiya K.Mukherjee , ”Cavitation Failurein Supperplastic Alloys ” , Superplasticity in aerospace , The Metallurgical Society, pp.9, (1988) .
【3】 Yan Ma And Terence G.Langdon , ”A Re – Appraisal Of Cavity Growth In Superplasticity” , Material Reseach Society , Vol.196 , pp9 , (1990) .
【4】 Y. Luo, S.G. Luckey, P.A. Friedman, Y. Peng, “Development of an advanced superplastic forming process utilizing a mechanical pre-forming operation”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, pp.10, (2008)
【5】 SKY Alμminμm C.LTD, “Superplastic 5083 alloy ALNOVI-1”, (1994).
【6】 F. Yang and W. Yang, “Kinetics and size effect of grain rotations in nanocrystals with rounded triple junctions”, Scripta Materialia, pp. 4, (2009)
【7】 J.W. Edington K.N. Melton and C.P. Cutler, “Superplasticity” Progress International Materials Science, Vol. 21, No.2, pp.5, (1976)
【8】 張書省,“超塑性鋁合金5083 快速成形研究”, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, pp.6, (2000)
【9】 Shyong Lee, Hsien-Chin Lan, Jye Lee, Jian-Yih Wang, J.C. Huang, and Chun Lin Chu “Gas Forming a V-Shape Alμminμm Sheet into a Trough of Saddle-Contour” Journal of Materials Engineering and Performance , pp. 15, (2012)
【10】 張暘青,“民航客機機翼前緣整流罩之超塑成形材料研究”, 國立中央大學機械工程研究所碩士論文, (2011)
【11】 劉亞倫,“超塑性鋁合金5083快速成形之空孔與金相組織研究”,
國立中央大學機械工程研究所碩士論文, (2001)
指導教授 李雄(Shyong Lee) 審核日期 2014-1-13
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