AZ31鎂合金晶粒細化及成形性研究

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林英男(Ying-Nan Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

AZ31鎂合金晶粒細化及成形性研究
(Gain Refining and Sheet Formability of AZ-31 Magnesium Alloy)

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摘要(中)

鎂合金由於為最輕的結構金屬，比重為1.74g/cm3，具有優良的散熱效果、電磁遮蔽性、材料回收性等優勢，且具有良好的比強度及比剛性，因此被工業界所矚目的焦點，應用於各種3C產業、汽車工業與自行車等需結構輕量化的工業上。
鎂合金是目前公認為最輕的金屬用於結構中，但是在一般的認知中鎂合金在室溫下擁有較差的成形性，是由於其材料結構為六方最密堆積(HCP, hexagonal closed packed)。因此為了得到更好的晶粒結構以用於製造的過程如超塑性成形技術，所以我們利用熱機處理法中的熱軋與再結晶之結合法，將材料晶粒細化，可獲得晶粒大小小於10μm，以具備超塑性成形的首要條件。
當晶粒細化後便可應用於鎂合金的鈑片成形，我們利用吹氣成形(Blow forming)的實驗方式，來探討AZ31鎂合金在不同溫度的退火條件下，其塑性變形能力，並希望找出一最佳製程條件，以應用於商業產品上。吹氣成形方式則是利用氣體的壓力將鎂合金鈑片壓入至母模的凹穴處中。經過我們實驗的結果和研究的分析，發現AZ31鎂合金鈑片加熱至350℃持溫10分鐘後，一次輥軋50％，可得到最小的晶粒大小。軋後鎂鈑經4種不同溫度(分別為200℃、250℃、300℃及350℃)下持溫30分鐘之退火處理後，我們發現200℃退火後的鈑片晶粒大小最小，約在4μm，其他三種溫度的退火鎂鈑，晶粒大小也都小於10μm，已具有超塑性成形的首要條件。而經吹氣實驗，發現入模角及潤滑劑對於AZ31鎂合金鈑片的吹氣實驗有顯著的影響。綜合成形R角、成形後的厚度分佈及微結構組織等分析，我們發現經200℃持溫30分鐘之退火處理的AZ31鎂合金鈑片，以每30秒增加1MPa的壓力梯度昇至6MPa進行吹製，其成形效果為最佳。

摘要(英)

Gain Refining and Sheet Formability of AZ-31 Magnesium Alloy

關鍵字(中)

★ AZ31晶粒細化
★ 超塑成形性
★ 熱機處理

關鍵字(英)

★ grain refining
★ AZ31
★ SPF

論文目次

摘要 Ⅰ
誌謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅶ
圖目錄 Ⅷ
符號說明 ⅩⅠ
第一章前言 1
1.1 背景特性 1
1.2 本文研究目的與範疇 5
第二章基本原理與文獻回顧 8
2.1 鎂合金材料 8
2.1.1 鎂合金的材料特性 8
2.1.2 鎂合金加工之注意事項 9
2.2 合金元素對鎂合金的影響 11
2.2.1 鋁元素的影響 11
2.2.2 鋅元素的影響 11
2.3 鎂合金晶粒細化 12
2.4 鎂合金鈑片吹氣成形(blow forming) 13
2.4.1 吹氣成形(blow forming) 13
2.4.2 吹氣成形的優缺點 14
2.5 超塑性 15
2.5.1 超塑性材料分類 16
2.5.2 超塑性成形組成方程式 17
2.6 超塑性力學概念 19
2.6.1 基本原理 19
2.6.2 m值與伸長率之關係 20
2.7 超塑性成形的厚度分佈 21
第三章實驗方法與步驟 27
3.1 實驗設備 27
3.2 實驗材料 29
3.3 腐蝕液配方 29
3.4 模具設計及材料 29
3.5 夾持壓力系統的改良 30
3.6 實驗步驟 30
3.6.1 鎂合金鈑片之熱機處理 31
3.6.2 AZ31鎂合金鈑片之退火與超塑成形性 33
3.6.3 AZ31鎂合金實際商用產品之試作 34
第四章結果與討論 38
4.1 AZ31鎂合金鈑片的熱機處理 38
4.2 AZ31鎂合金鈑片之超塑成形性 42
4.2.1 AZ31鎂合金鈑片在模穴深度20mm的吹氣成形結果 42
4.2.2 AZ31鎂合金鈑片在模穴深度16mm的吹氣成形結果 44
4.2.2.1 不同溫度的退火條件下AZ31鎂合金的成形結果 44
4.2.2.2 輥軋狀態下AZ31鎂合金的成形結果 48
4.2.3 AZ31鎂合金鈑片吹氣成形之厚度分析 50
4.2.3.1 不同退火溫度下AZ31鎂合金吹氣成形之厚度分佈 51
4.2.3.2 輥軋狀態下AZ31鎂合金吹氣成形之厚度分佈 56
4.2.4 AZ31鎂合金鈑片吹氣成形之微結構分析 58
4.3 AZ31鎂合金商用產品之試作 60
第五章結論 93
參考文獻 95

參考文獻

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指導教授

李雄(Shyong Lee)

審核日期

2002-7-16

推文