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姓名 詹益鎮(Yi-Chen Tsan)  查詢紙本館藏   畢業系所 機械工程學系
論文名稱 覆蓋劑對Al-7Si和A356合金品質之影響
(Effect of fluxing treatment on the quality of Al-7Si and A356 alloys)
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摘要(中) 本研究以Al-7Si、A356.2含鍶或不含鍶合金為實驗材料,使用石墨除氣棒進行除氣,並選用KCl、NaCl (44%-56%)及Na3AlF6、KCl、NaCl (30%-35% -35%)兩種混合物做為鋁合金熔煉時的覆蓋劑。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。將冷激片拋光處理後,調查除氣與兩種覆蓋劑製程處理對於不同成份鋁合金的冷激片中微孔(介在物)數量、尺寸分布及超音波振蕩處理後,霧化區(氧化膜)分布型態、面積率的影響。接著觀察減壓片孔洞型態並探討介在物與鑄件中氣孔形成的關聯。最後將船型水平模試棒車削成標準疲勞試棒以比較兩種覆蓋劑處理後對鋁合金疲勞性質的相關影響。
實驗結果顯示:
@覆蓋劑處理可以有效降低冷激片上霧化區(氧化膜)面積率,使用氯化物鹽類效用較佳,氟-氯化物鹽類使氧化膜更加碎裂,但霧化區(氧化膜)面積率的降低幅度較氯化物鹽類來的少。
@鋁液中的氣泡可能由介在物表面異質成核、成長,若介在物表面附著氣袋,或鋁湯中存有懸浮微氣泡,這些位置將更利於氣體分子擴散進入,進而成長。
@覆蓋劑處理與除氣處理會增加微孔(介在物)數量,而使用氟-氯化物覆蓋劑可明顯降低Al-7Si合金中微孔(介在物)尺寸。
@氟-氯化物覆蓋劑使用於含鎂的鋁液時,可能導入微氣泡於鋁湯中,劣化鑄件機械性質。
@疲勞壽命因使用覆蓋劑處理而降低,以使用氟-氯化物覆蓋劑疲勞性質最差,原因為鑄件中縮孔面積比例增加。
摘要(英) The alloys studied include Al-7Si alloys and A356.2 alloys with or without strontium. A lance type diffuser was used for degassing treatment. Two types of cover fluxes are used: (1) mixture of KCl and NaCl (44%-56%). (2) mixture of Na3AlF6, KCl and NaCl (30%-35%-35%).
This study is aimed at investigating effect of fluxing treatment on the pore count and foggy mark area of chilled samples in different aluminum melts. The chilled samples and reduced pressure test samples were polished and observed to analysis pore counts and their shape along with distribution.
Experimental results indicated that fluxing treatment resulted in increasing pore counts but decreasing pore size and foggy mark area. Fluorine added in the fluxes reacted with magnesium to get more micro bubbles. Micro bubble and inclusion attaching with air pocket suspend in the melt provide potential size for forming micro bubble traped in the samples and/or forming pores. All of these micro-bubble or pore (attaching air-pocket) deteriorated the quality of alloys and remarkably decreased their fatigue life.
關鍵字(中) ★ 石墨棒
★ 除氣處理
★ 覆蓋劑處理
★ 冰晶石
★ 微孔
★ 介在物
關鍵字(英) ★ fluxing treatment
★ micro bubble
★ pore
★ lance
★ degassing treatment
★ inclusion
★ cryolite
論文目次 總目錄
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-------------------------------------------------4
2-2-1 矽元素的影響-------------------------------------------------------4
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-------------------------------------------------------5
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----------------------------------------------------15
2-5-5 使用助熔劑後對鋁湯內的雜質所產生的作用------------------------------15
2-5-6 鋁滴在熔融鹽中的界面行為和結合性--------------------------------16
2-5-7 氟化物鹽類和氯化物鹽類的差異及合成效果------------------------------18
2-6 除氣處理------------------------------------------------------------20
2-6-1 鋁合金中氫含量的主要來源和影響----------------------------------20
2-6-2 除氣的理論------------------------------------------------------21
2-6-3 除氣的方法------------------------------------------------------21
2-6-4 除氣的效率------------------------------------------------------21
2-6-5 鋁液中的除氣(除氫)用氣體--------------------------------------22
2-7 疲勞試驗--------------------------------------------------------------22
2-7-1 疲勞破壞--------------------------------------------------------22
2-7-2 疲勞應力分析----------------------------------------------------22
第三章 實驗方法與步驟-----------------------------------------------------25
3-1 實驗材料------------------------------------------------------------25
3-2 試棒尺寸與模具規範--------------------------------------------------25
3-3 實驗設備------------------------------------------------------------25
3-4 實驗步驟------------------------------------------------------------26
第四章 結果與討論---------------------------------------------------------30
4-1 冷激片氧化膜分析----------------------------------------------------30
4-1-0 除氣對氧化膜的影響----------------------------------------------30
4-1-1 不同成份覆蓋劑 對鋁-矽合金氧化膜的影響------------------------------30
4-1-2 不同成份覆蓋劑 對鋁-矽-鎂合金氧化膜的影響-----------------------31
4-2 鋁湯與介在物成分對氣孔成核、成長的影響--------------------------------33
4-2-1 鋁合金鑄件中氣孔的形成----------------------------------------------33
4-2-2 不同鋁合金成份中介在物成分與其表面裂縫(crevice)型態-----------------34
4-2-3 不同鋁合金成份中 氣泡(bubble)在介在物表面裂縫(crevice)的成核與成長--35
4-2-4 氣泡的成長驅動力與脫離----------------------------------------------36
4-2-5 鋁湯中的懸浮氣泡----------------------------------------------------37
4-3 冷激片微孔(介在物)分析------------------------------------------------38
4-3-0 除氣對微孔(介在物)的影響--------------------------------------------38
4-3-1 不同成份覆蓋劑 對鋁-矽合金微孔(介在物)的影響------------------------39
4-3-2 不同成份覆蓋劑 對鋁-矽-鎂合金微孔(介在物)的影響---------------------39
4-3-3 不同成份覆蓋劑 對冷激片微孔型態及數量的影響-------------------------40
4-3-4 不同成份覆蓋劑 對冷激片中介在物成分與微孔成長的影響-----------------41
4-4 減壓片孔洞分析--------------------------------------------------------43
4-4-1 不同成份覆蓋劑 對鋁-矽合金減壓片巨觀孔洞的影響----------------------44
4-4-2 不同成份覆蓋劑 對鋁-矽-鎂合金減壓片巨觀孔洞的影響-------------------45
4-4-3 減壓片中孔洞形成機制------------------------------------------------46
4-5 覆蓋劑處理對疲勞性質的影響--------------------------------------------47
4-5-1 不同覆蓋劑處理後 對鋁-矽-鎂合金疲勞性質的影響-----------------------47
4-5-2 疲勞破壞分析--------------------------------------------------------48
第五章 結論--------------------------------------------------------------50
參考文獻------------------------------------------------------------------51
附錄1 各種處理下的冷激與減壓試片平均密度---------------------------------139
附錄2 各種處理下的相對孔洞率比較-----------------------------------------140
附錄3 各種處理下霧化區(氧化膜)面積率從爐頂到爐底的變化情形---------------141
附錄4 各種處理下微孔(介在物)數量從爐頂到爐底的變化情形-------------------142
附錄5 接觸角示意圖-------------------------------------------------------143
參考文獻 1. 賴耿陽, “非鐵金屬材料”, 復漢出版社,台南,民國八十七年 第121~173頁
2. G. Lesile Armstrong, Robert D. Luckett, “ Aluminum Die Casting Alloys “, Die
casting engineer, January-February 1984, pp. 10-16
3. “Standard Specification for Aluminum-Alloy Permanent Mold Casting”, pp45
4. “Solidification Characteristics of Aluminum Alloys ", AFS/SKANALUMINUM , Vol.2, 1990, pp.45.
5. B. Closset, J. E. Gruzleski, "Mechanical Properties of A356.0 Alloys Modified with Pure Strontium", AFS Transactions, Vol.90, 1982, pp. 453~464.
6. 樊翔雲,林招松,潘永寧,"凝固冷卻參數對擠壓狀態A356鋁合金顯微組織
與機械性質的影響",中華民國鑄造學會七十八年度論文發表會論文集。
7. G. K. Sigworth, M. M. Guzowski, "Grain Refining of Hypoeutectic Al-Si Alloys " ,AFS Transactions, Vol.93, 1985, pp.907-912.
8. D. Apelian, G. K. Sigworth, K. R. Whaler, "Assessment of Grain Refinement
and Modification Of Al-Si Foundry Alloys By Thermal Analysis", AFS Transactions, Vol.92, 1984, pp.297-307.
9. D. Apelian, J. J. A. Cheng, "Al-Si Processing Variables: Effect on Grain Refinement and Eutectic Modification", AFS Transactions, Vol.94, 1986, pp.797-808.
10. T. J. Hurley, R. G. Atkinson, "Effect of Modification Practice on Aluminum A356 Alloys", AFS Transactions, Vol.93, 1985, pp.291-296.
11. R. D. Kassing, J. N. Schweitzer, F. L.Wuetig, "Sodium Versus Strontium for the Modification of Hypoeutectic Aluminum-Silicon Alloys", AFS Transactions, Vol.87, 1979, pp.359-366.
12.邱弘興,廖高宇,潘永寧,"經調質及細化處理之A356鋁合金其冒口補充效率之研究",中華民國鑄造學會七十九年度論文發表會論文集。
13.林春安,程義區,邱弘興,潘永寧,"鍶和銻對於A356鋁合金調質效果之研究",中華民國鑄造學會八十一年度論文發表會論文集。
14. J. R. Davis, Davis & Associates, ASM Handbook:Aluminum and Aluminum Alloys, Fabrication and Finishing of Aluminum Alloys, American Society for Metals, 1993, pp.222.
15. A. Kearney and E. L. Rooy, ASM Handbook:Nonferrous Alloys and Special- Purpose Materials, Introduction to Aluminum and Aluminum Alloys, American Society for Metals, Metals Park, Ohio, 1999.
16. C. R. Loper, "Fluidity of Aluminum-Silicon Casting Alloys", AFS Transactions, Vol.100, 1992, pp.533-538.
17. Yasuhisa Kaneko, Hideki Murakami, Kunio Kuroda, Shingo Nakazaki, "Squeeze Casting of Aluminum", Die casting engineer, May- June 1979, pp.26-38.
18. G. K. Sigworth, "Refinement of Hyporeutectic Al-Si Alloys", AFS Transactions, Vol.95, 1987, pp.303-314.
19. H. Iwahori et al, "Occuring Behavior of Porosity and Feeding Capabilities of
Sodium- and Strontium-modified Al-Si Alloys", AFS Transactions, Vol.98, 1990, pp.167-173.
20.王惠明,”Al-Si(Mg)合金之處理及其對機械性質的影響”,鑄工,49期,75年6月,pp.22-35
21. Lu Weihua, Wang Ruyao, "Microstructure and Mechanical Behavior of Nodular
Silicon Al-Si Alloy ", Proceedings of the Fifth Asian Foundry Congress, AFC-5.
22. John E. Gruzleski, Bernard M. Closset, "The Treatment of Liquid Aluminum- Silicon Alloys ", The American Foundrymen’s Society, Inc., 1990.
23. R. R. Jeng, C. Y. Ma, T. S. Chen, Y. L. Lin, C. T. Chang, Proceeding of 1987 Chinese Annual Casting Conference, No.144, 24, 1987.
24. N. Crowell, S. Shivkumar, " Solution Treatment Effects in Cast Al-Si-Cu Alloys ",AFS Transactions, Vol.103, 1995, pp.721-726.
25. S. Shivkumar, L. Wang, C. Keller, “ Notched Tensile Properties of Heat-Treated A356 Castings “, AFS Transactions, Vol.103, 1995, pp.705-709.
26.翁震杰,"壓力對鋁合金凝固現象之影響",鑄工,第77期,民國82年6月,第54-59頁。
27. D. Argo, J. E. Gruzleski, "Porosity in Modified Aluminum Alloy Castings", AFS Transactions, Vol.96, 1988, pp.65-74.
28. G. K. Sigworth, Exton, "A Scientific Basis For Degassing Aluminum Alloy Casting", AFS Transactions, Vol.95, 1987, pp.73-78.
29. C. Z. Lee, "Solid Fluxing Practices for Aluminum Melting", Modern Casting, July 1992.
30. T. A. Utigard, K. Friesen, R. R. Roy, J. Lim, A. Silny, C. Dupuis, "The Properties and Uses of Fluxes in Molten Aluminum Processing", JOM, November 1998, pp.38-43.
31. Jian Ye, Yogeshwar Sahai, "Interfacial Behavior and Coalescence of Aluminum Drops in Molten Salts ", Materials Transactions JIM, Vol.37, No.2, 1996, pp.175-180.
32. Raja R. Roy, Yogeshwar Sahai, "Coalescence Behavior of Aluminum Alloy Drops in Molten Salts ", Materials Transactions JIM, Vol.38, No.11, 1997, pp.995-1003.
33. Raja R. Roy, Yogeshwar Sahai, "The Role of Salt Flux in Recycling of Aluminum ", Light Metals, The Minerals, Metals & Materials Society, 1998, pp.1237-1243.
34. B. P. Cochran, M. L. Fenyes, J. L. Jeanneret, R. P. Mulac, “Flux Practice in Aluminum Melting”,AFS Transaction, Vol.100, 1992, pp.737-743.
35. Hongjun Ni*, Baode Sun, Haiyan Jiang, Da Shu, Wenjiang Ding, "Degassing Effect of RE Flux on Aluminum Melt", AFS Transaction, Vol.110, 2002, pp.267-270.
36. R. J. Kissling and J. F. Wallace, Fluxing to Remove Oxide From Aluminum Alloys, Foundry, 1963
37.郭永聖,"鋁合金中氫氣實務工作的探討",鑄工,50期,75年9月,pp.8-14
38. A.R. Anderson, "Practical Observation Rotary Impeller Degassing", AFS Transaction, Vol.95, 1987.
39. A.N. Khorasani, "Effect of Degassing on Aluminum-Silicon Alloys", AFS Transaction, Vol.103, 1995, pp. 515~519.
40.陳永增,鄧惠源,"機械材料試驗", 高立出版社, 台北, 民國86年, 第83~98頁
41.王派文,"除渣與除氣對於鋁合金品質的影響",國立中央大學機械工程研究所碩士班論文,桃園,民國90年7月。
42. Jorge Alberto Soares Tenorio, Denise Crocce Romano Espinosa, "Effect of salt/oxide interaction on the process of aluminum recycling",Journal of Light Metals, Vol.2, No.2, 2002, pp. 89-93
43. Jorge Alberto Soares Tenorio, Marcelo Carboneri Carboni, Denise Crocce Romano Espinosa, "Recycling of aluminum – effect of fluoride additions on the salt viscosity and on the alumina dissolution", Journal of Light Metals, Vol.1, No.3, 2001, pp. 195-198
44. E. Ivanov, I. Konstanchuk, B. Bokhonov, V. Boldyrev, "Comparative study of first hydriding of Mg-NaF and Mg-NaCl mechanical alloys",Journal of Alloys and Compounds, Vol.360, No.1-2, 2003, pp. 256-265
45.鍾昆原,"7005擠製鋁合金的拉伸與疲勞性質研究",國立中央大學機械工程研究所碩士班論文,桃園,民國91年1月。
46.可靠度研究小組譯,"實用可靠度",和昌出版社,中壢,民國73年,第245~263頁。
47.溫宮瑤,"製程參數和除渣處理對Al-Si和A356合金品質之影響",國立中央大學機械工程研究所碩士班論文,桃園,民國92年7月。
48.黃立伍,"製程參數對鑄造鋁合金品質影響之研究",國立中央大學機械工程研究所博士班論文,桃園,民國92年6月。
49. John Campbell; "Castings", Butterworth Heinemann, 1991, pp 158-174.
50. S. Shivkumar, D. Apelian, J. Zou, "Modeling of microstructure evolution and microporosity formation in cast aluminum alloys", AFS Transaction, Vol.98, 1990, pp. 897-904.
51. J. Campbell; "The Solidification of Metals", ISI Publication 110, The Iron and Steel Institute, 1967 , pp. 18-26.
52. X. –G. Chen, S. Engler, "Formation of Gas Porosity in Aluminum Alloys",AFS Transaction, Vol.102, 1995, pp. 673-682
53.陳英昌,"鋁合金中氧化膜的生長與分解",國立中央大學機械工程研究所碩士論文,桃園,民國92年7月。
54. D. A. Porter, K. E. Easterling, "Phase Transformation in Metals and Alloys ", CHAPMAN & HALL, 2nd ,1992 ,pp. 185-207
55. Yoshihiro Sugiyama, Hidekazu Mizushima, "Effects of Defects on Fatigue Strength of Aluminum Cast Alloys (AC4CH) and Evaluation of Fatigue Limit", J. JFS , Vol.68, No.2, 1996, pp. 118-123
指導教授 施登士(Teng-Shih Shih) 審核日期 2004-7-12
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