製程參數和除渣處理對Al-Si和A356合金
品質之影響

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溫宮瑤(Kung-Yao Wen) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

製程參數和除渣處理對Al-Si和A356合金品質之影響
(Effect of processing parameters and fluxing treatment on the quality of Al-Si and A356 alloys )

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摘要(中)

摘要
本研究主要以A356.2、Al-7Si及連續鑄造A356.2合金為實驗材料，使用石墨除氣棒進行除氣，並選用KCl和NaCl混合物(組成成份為44%和56%)做為鋁合金熔煉時的覆蓋劑(flux)。分別備製有無添加覆蓋劑施予除氣處理的鋁合金冷激片、減壓片、船型水平模試棒。將鑄後冷激片經拋光處理後，調查除氣與除渣製程處理對鋁合金成份的冷激片孔洞(介在物)數量與尺寸分佈影響。再將拋光處理後的冷激片進行超音波洗淨器震盪，診斷除氣對除渣製程處理後與鋁合金成份和冷激片霧化區(氧化膜)分佈型態、尺寸的影響。利用X-ray分析除渣處理後所產生的浮渣種類和形態。並比較除氣處理後鋁合金試棒的疲勞性質與微孔(介在物)和氧化膜的相關影響。
實驗結果顯示：
不同的除氣方式，使用石墨除氣棒可以明顯降低冷激片微孔(介在物)數量和霧化區(氧化膜)面積率。
使用除氣和fluxing處理後，冷激片微孔(介在物)數量會增加，而霧化區(氧化膜)面積率則減少。
Fluxing和除氣處理後，形成浮渣，收集的渣有不同的成份和形態。以低鍶A356.2合金而言，浮渣呈現團聚狀。以高鍶A356.2合金而言，浮渣呈現小塊狀。以Al-7Si合金而言，浮渣則呈現片狀。
進行X-ray 粉末繞射分析後，高、低鍶A356.2合金的浮渣含有KAlSiO4。Al-7Si合金的浮渣則含有KAlSiO4、Na2O。
隨著微孔(介在物)的數量與尺寸增加，試棒疲勞壽命會明顯的降低。

摘要(英)

Abstract
The purpose of this study is aimed at investigating effect of pore count and foggy mark area in different aluminum melts after degassing and fluxing treatment. The alloys used in this study are A356.2 alloys, Al-7Si alloys and continuous cast A356.2 alloys. Use lance for degassing treatment. Cover fluxes are mixture of KCl and NaCl, which at 44% and 56%. After fluxing treatment, analysis the type and morphologies of slag by the X-ray powder diffraction spectroscopy.
Experimental results indicated that degassing treatment by lance resulted in decreasing pore count and foggy mark area in the melts. Adding cover flux would increase pore count and decrease foggy mark area. The slag was also observed and
detected after fluxing treatment. The wet-type dross was found in fluxing melts with KCl and NaCl.
Eventually, fatigue life would decrease, if the pore count and size of inclusion in alloys increase.

關鍵字(中)

★ 石墨除氣棒
★ 覆蓋劑
★ 微孔
★ 介在物
★ 浮渣

關鍵字(英)

★ degassing treatment
★ pore
★ wet-type dross
★ fluxing treatment

論文目次

目錄
中文摘要-------------------------------------------------------------------i
英文摘要-------------------------------------------------------------------ii
總目錄---------------------------------------------------------------------iii
表目錄---------------------------------------------------------------------vi
圖目錄---------------------------------------------------------------------vii
第一章前言---------------------------------------------------------------1
第二章文獻回顧-----------------------------------------------------------2
2-1 鋁合金材料特性介紹-----------------------------------------------------2
2-1-1 鑄造用鋁合金的分類---------------------------------------------------2
2-1-2 純鋁（1ＸＸ.Ｘ）-----------------------------------------------------3
2-1-3 A356 (鋁—矽—鎂) 鋁合金材料介紹-------------------------------------3
2-1-4 鋁矽合金（4ＸＸ.Ｘ）-------------------------------------------------4
2-2 合金元素對鋁合金的影響-------------------------------------------------5
2-2-1 矽元素的影響-------------------------------------------------------5
2-2-2 鎂元素的影響-------------------------------------------------------5
2-2-3 磷元素的影響-------------------------------------------------------5
2-2-4 鈉元素的影響-------------------------------------------------------6
2-2-5 鍶元素的影響-------------------------------------------------------6
2-2-6 銻元素的影響-------------------------------------------------------7
2-2-7 鐵元素的影響-------------------------------------------------------7
2-2-8 影響熔湯表面張力的元素---------------------------------------------8
2-3 鋁－矽－鎂合金的調質機構和方法-----------------------------------------8
2-3-1 共晶矽成長機構-----------------------------------------------------8
2-3-2 調質作用及機構-----------------------------------------------------8
2-4 氣孔的形成-------------------------------------------------------------10
2-5 助熔劑在融解鋁合金過程中的使用特性-----------------------------------11
2-5-1 助熔劑的成份-----------------------------------------------------11
2-5-2 助熔劑的分類-----------------------------------------------------12
2-5-3 助熔劑的添加方法-------------------------------------------------14
2-5-4 助熔劑的特性-----------------------------------------------------14
2-5-5鋁滴在熔融鹽中的界面行為和結合性----------------------------------15
2-6 除氣處理-------------------------------------------------------------17
2-6-1 鋁合金中氫含量的主要來源和影響-----------------------------------17
2-6-2 除氣理論---------------------------------------------------------18
2-6-3 除氣的方法-------------------------------------------------------18
2-6-4 除氣的效率-------------------------------------------------------19
2-6-5 鋁液中的除氣（除氫）用氣體---------------------------------------19
2-7 疲勞試驗---------------------------------------------------------------19
2-7-1 疲勞破壞---------------------------------------------------------19
2-7-2 疲勞應力分析-----------------------------------------------------20
第三章實驗方法與步驟-----------------------------------------------------22
3-1 實驗材料-------------------------------------------------------------22
3-2 試棒尺寸與模具規範---------------------------------------------------22
3-3 實驗設備-------------------------------------------------------------22
3-4 實驗步驟-------------------------------------------------------------23
3-5 渣之分析-------------------------------------------------------------25
第四章結果與討論---------------------------------------------------------27
4-1冷激片中氧化膜和微孔（介在物）的分析----------------------------------27
4-1-1 除氣對不同鋁合金成分氧化膜和微孔（介在物）的影響-----------------27
4-1-2 不同除氣棒對不同鋁合金成分氧化膜和微孔（介在物）的影響---------------29
4-1-3 Fluxing處理後氧化膜和微孔（介在物）的影響------------------------30
4-1-3-1 Fluxing處理後對鋁-矽合金氧化膜和微孔（介在物）的影響---------31
4-1-3-2 Fluxing處理後對鋁-矽-鎂合金氧化膜和微孔（介在物）的影響------------32
4-2 週波爐熔解下除氣與fluxing處理對鋁-矽-鎂合金成分的影響------------------33
4-3 渣的形態與分析-------------------------------------------------------34
4-3-1 渣的表面形態和顏色分析-------------------------------------------34
4-3-2 渣的重量分析-----------------------------------------------------35
4-3-3 X-ray粉末繞射分析------------------------------------------------35
4-4 疲勞性質的影響-------------------------------------------------------36
4-4-1冷激片上微孔（介在物）數量對試棒機械性質的影響--------------------36
第五章結論---------------------------------------------------------------39
參考文獻-------------------------------------------------------------------41
附錄1 除氣後低鍶A356.2合金疲勞試驗反覆應力與轉數表-------------------------119
附錄2 除氣後高鍶A356.2合金疲勞試驗反覆應力與轉數表-------------------------120
附錄3 除氣處理後微孔(介在物)尺寸分佈率-------------------------------------121
附錄4 除氣和fluxing處理後微孔(介在物)尺寸分佈率----------------------------122
附錄5 冷激片冷卻曲線圖-----------------------------------------------------123
附錄6 減壓片冷卻曲線圖-----------------------------------------------------124

參考文獻

參考文獻
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指導教授

施登士(Teng-Shih Shih)

審核日期

2003-7-18

推文