熱處理對Ti-6Al-4V真空硬銲件微觀結構及機械性質之影響

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廖奕誠(Yi-Cheng Liao) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

熱處理對Ti-6Al-4V真空硬銲件微觀結構及機械性質之影響

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摘要(中)

本研究採用Ti-6Al-4V鈦合金為實驗材料，以對接銲接方式進行真空硬銲，其中利用鈦基填料Ti-15Cu-15Ni做為填充金屬。母材Ti-6Al-4V經過真空硬銲後導致機械性質下降，為了改善母材機械性質，常利用固溶時效熱處理，提升母材強度，因此本研究將探討真空硬銲後進行固溶及時效熱處理，探討銲後經不同條件之固溶及時效熱處理對於銲道與母材微觀結構及機械性質的影響。
研究結果顯示，母材於銲後因產生費德曼組織導致強度下降。銲後經固溶960℃ x 60 min與時效482℃ x 2 hr可消除母材之費德曼組織，並析出強化相，獲得最佳抗拉強度；銲道則因介金屬化合物微細化，獲得優異之接合強度。銲後採用高溫時效(固溶960℃ x 20 min及時效704℃ x 2 hr)，母材會產生過時效軟化，銲道經過長時間高溫時效後介金屬化合物粗大化，導致銲道接合強度下降，但因晶粒粗大化而改善韌性，並獲得較高衝擊能。

摘要(英)

In this study, Ti-6Al-4V titanium alloy was the experimental material, Ti-15Cu-15Ni was the filler metal, and butt welding was performed by vacuum brazing. The mechanical properties of the base metal Ti-6Al-4V was reduced after vacuum brazing. In order to improve the mechanical properties of the base material. The post weld heat treatment was adopted to improve the microstructures and mechanical properties of weld bead and base metal.
The results showed that the strength of the base metal was reduced due to the Widmanstatten structure after vacuum brazing. The best tensile strength of the weldment was obtained by solution at 960℃ x 60 min and aging at 482℃ x 2 hr. After the above post weld heat treatment process, the Widmanstatten structure of base metal was eliminated and the strengthened phase precipitated. Also, the weld bead was refined by the intermetallic compound, and resulted in excellent bonding strength. If the aging temperature was too high (solution at 960℃ x 20 min and aging at 704℃ x 2 hr), the base metal was over-aged and softened. The coarsened intermetallic compound in the weld bead led to decreasing in the strength and increasing in the impact energy.

關鍵字(中)

★ 鈦合金
★ Ti-6Al-4V
★ 真空硬銲
★ 銲後熱處理
★ Ti-15Cu-15Ni

關鍵字(英)

★ Titanium Alloy
★ Ti-6Al-4V
★ Vacuum Brazing
★ Post Weld Heat Treatment
★ Ti-15Cu-15Ni

論文目次

摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章、前言 1
1.1 研究背景 1
1.1.1真空硬銲原理及其特性 3
1.1.2 Ti-6Al-4V真空硬銲後熱處理 4
1.2 研究動機與目的 5
第二章、文獻回顧 7
2.1 鈦合金介紹 7
2.2 鈦合金熱處理 8
2.2.1 弛力退火(應力消除) 8
2.2.2 退火熱處理 8
2.2.3 固溶及時效熱處理 9
2.2.4 Ti-6Al-4V合金熱處理 10
2.3 鈦合金銲接 15
2.4 鈦合金真空硬銲 16
2.4.1 鈦基填料真空硬銲 17
2.4.2 鈦基填料真空硬銲後熱處理 18
2.4.3 銀基填料真空硬銲 18
第三章、研究方法 19
3.1 研究流程 19
3.2 鈦合金材料 20
3.3 銲接方法 20
3.4 熱處理條件 23
3.5 金相觀察 27
3.6 EDS元素分析 28
3.7 機械性質測試 29
3.7.1 拉伸強度測試 29
3.7.2 衝擊測試 31
3.7.3 微硬度測試 33
3.7.4 破斷面觀察分析 37
第四章、結果與討論 38
4.1 顯微組織觀察 39
4.2 EDS元素分析 47
4.3 拉伸性質 50
4.4 衝擊能 53
4.5 微硬度分析 55
4.5.1 Ti-6Al-4V銲後熱處理於母材區及銲道區之硬度分布 55
4.5.2 Ti-6Al-4V銲後熱處理之母材區硬度 60
4.5.3 Ti-6Al-4V銲後熱處理之銲道區硬度 61
4.6 破斷面分析 62
4.6.1 拉伸破斷面巨觀觀察 62
4.6.2 衝擊破斷面巨觀觀察 64
第五章、結論 66
第六章、未來研究方向 67
參考文獻 68

參考文獻

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指導教授

黃俊仁(Jiun-Ren Hwang)

審核日期

2020-7-30

推文