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姓名	王景弘(Jing-Hong Wang)  查詢紙本館藏	畢業系所	機械工程學系
論文名稱	Cu/Mg比與加工對Al-4.6Cu-Mg-Ag合金性質之影響 (Effect of Cu/Mg Ratio and Processing on Properties of Al-4.6Cu-Mg-Ag Alloys)
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摘要(中)	Al-Cu-Mg-Ag合金為一高強度鋁合金，強化相以Ω及θ’相為主，由文獻中知，當Cu/Mg比在5～10之間，析出強化相以Ω相為主；而當Cu/Mg比更高（＞10）時，析出強化相以Ω相和θ’相為主，且當Ag含量高達0.6wt%時，可促進Ω相析出於鋁基地的主要滑動面{111}α上，因此可提升材料機械強度；而由於θ’相易在差排上異質成核，因此加工會促進θ’相的析出，故本研究探討主題為Cu/Mg比與加工對Al-4.6Cu-Mg-Ag合金性質之影響。 本研究針對Al-4.6Cu-Mg-Ag（wt%）合金，設計不同Cu/Mg比（Mg含量）之二種合金，分別為A合金（Cu/Mg＝20）及B合金（Cu/Mg＝8.5），施以冷加工（冷輥）及熱加工（熱輥），之後於185℃下行5小時之人工時效。利用光學顯微鏡（OM）、掃描式電子顯微鏡（SEM）、穿透式電子顯微鏡（TEM）、導電度（%IACS）、微差掃描熱分析（DSC）、密度、硬度試驗、拉伸試驗等方法，探討微結構變化與材料機械性質之關係。根據實驗結果，以了解不同Cu/Mg比與加工對Al-4.6Cu-Mg -Ag合金性質之影響。 由結果可知，增加Mg含量（Cu/Mg比下降）可促使合金在自然時效期間，Mg-Ag原子更快速形成聚集，經185℃人工時效後，更可促進Ω相和θ’相快速析出，且Mg的添加使加工硬化及固溶強化更明顯，提升機械強度，但降低延性。 熱輥因輥壓作用，造成晶粒細化，並因壓縮而減少微縮孔且縮小微縮孔直徑，增加密度，導致機械性質提升；冷輥易產生缺陷（差排、空位等），阻礙Mg-Ag原子於室溫下的聚集，經185℃×5hr之人工時效後，減少Ω相的析出，但增加θ’相的異質成核析出，由於加工硬化現象明顯，使硬度、拉伸強度皆提升，卻不利延性。
關鍵字(中)	★ Cu/Mg比 ★ Mg-Ag聚集 ★ 加工硬化 ★ 熱輥 ★ 冷輥	關鍵字(英)	★ Cu/Mg ratio ★ Mg-Ag co-clusters ★ work hardening ★ cold rolling ★ hot rolling
論文目次	謝誌………………………………………………………………………I 摘要………………………………………………………………………II 總目錄……………………………………………………………………III 圖目錄……………………………………………………………………V 表目錄……………………………………………………………………VII 壹、前言…………………………………………………………………1 一、Al-Cu-Mg-Ag合金簡介 ……………………………………………1 二、Al-Cu-Mg-Ag合金之析出強化作用 ………………………………2 三、Cu/Mg比對Al-Cu-Mg-Ag合金析出之影響…………………………3 四、加工對Al-Cu-Mg-Ag合金微結構及機械性質之影響 ……………4 1. 熱加工（hot working）………………………………………4 2. 冷加工（cold working） ……………………………………5 貳、實驗方法與步驟……………………………………………………7 一、合金配製、熱輥、冷輥及熱處理…………………………………8 1.合金配製及成份分析……………………………………………8 2.熱輥及冷輥………………………………………………………8 3.熱處理……………………………………………………………9 二、微結構分析…………………………………………………………10 1. OM金相觀察 ……………………………………………………10 2. 密度量測 ………………………………………………………10 3. 微差掃描熱分析（DSC）………………………………………10 4. 導電度(%IACS)量測……………………………………………10 5. 掃描式電子顯微鏡觀察(SEM)…………………………………11 6. 穿透式電子顯微鏡觀察(TEM)…………………………………11 三、機械性質分析………………………………………………………11 1. 硬度試驗 ………………………………………………………11 2. 拉伸試驗 ………………………………………………………11 參、結果與討論…………………………………………………………13 一、微結構分析…………………………………………………………13 1. 金相觀察 ………………………………………………………13 2. 密度量測 ………………………………………………………16 3. 微差掃描熱分析（DSC）………………………………………17 4. 導電度(%IACS)量測……………………………………………19 5. 穿透式電子顯微鏡（TEM）分析………………………………24 二、機械性質分析………………………………………………………28 1. 硬度試驗 ………………………………………………………28 2. 拉伸試驗 ………………………………………………………32 肆、結論…………………………………………………………………35 伍、參考資料……………………………………………………………36 附錄………………………………………………………………………39
參考文獻	1.S. P. Ringer, K. Hono, T. Sakurai, I. J. Polmear, “ Cluster Hardening in an Aged Al-Cu-Mg Alloy ”, Scripta Materialia, Vol.36, No.5, pp.517–521, 1997 2.J. Raffin, US Patent No.3475166, Oct.26, 1969 3.Kearney, “ Alloy History ”, Trialco Aluminum Data Sheet, Table. 1, Chicago Heigth, IL., 1983 4.I. J. Polmear and M. J. Couper, “Design and Development of an Experiment Wrought Aluminum Alloy for Use at Elevated Temperature”, Metallurgical Transactions A, Vol.19A, pp.1027-1035, 1988 5.I. J. Polmear, G. Pons, Y. Barbaux, H. Octor, C. Sanchez, A. J. Morton, W. E. Borbidge, S. Roger, “ After Concorde: Evaluation of Creep Resistant Al-Cu-Mg-Ag Alloys ”, Materials Science and Technology, Vol.15, pp.861-868, 1999 6.Metal Handbook, ASM, Vol.2, 9th ed., 1987 7.J. E.Hatch, “Aluminum-Properties and Physical Metallurgy”, ASM, metal park, Ohio, pp.362, 1984 8.A. L. Kearney and J. Raffin, “Mechanical Properties of Aluminum Castings Alloys X206.0-T4 and XA206.0-T7 vs Comparable Alloys at Various Cooling Rates”, AFS Transications, pp.559-570, 1977 9.L. M. Wang, H. M. Flower and T. C. Lindley, “Precipitation of the Ω Phase in 2024 and 2124 Aluminium Alloys”, Scripta Materiala, Vol.41, No.4, pp.391-396, 1999 10.K. M. Knowles, W. M. Stobbs, “ The Structure of {111} Age- Hardening Precipitates in Al-Cu-Mg-Ag Alloys ” , Acta Cryst., B44, pp.207-227, 1988 11.S. P. Ringer, W. Yeung, B. C. Muddle, I. J. Polmear, “ Precipitate Stability in Al-Cu-Mg-Ag Alloys Aged at High Temperatures ”, Acta metal. mater., Vol.42, No.5, pp.1715-1725, 1994 12.S. P. Ringer, K. Hono , I. J. Polmear and T. Sakurai, ”Nucleation of Precipitates in Aged Al-Cu-Mg-(Ag) Alloys with High Cu：Mg Ratios”, Acta Mater., Vol.44, No.5, pp.1883-1898, 1996 13.K. Hono, N. Sano, S. S. Babu, R. Okano and T. Sakurai, “Atom Probe Study of the Precipitation Process in Al-Cu-Mg-Ag Alloys”, Acta Metall. Mater., Vol.41, No.3, pp.829-838, 1993 14.Robert E. Read-Hill, “Physical Metallurgy Principles”, PWS Publishing company, 3rd ed. ,pp523-525, 1992 15.A. K. Mukhopadhyay, “ Nucleation of Ω Phase in an Al-Cu-Mg Alloy Containing Small Addition of Ag ”, Materials Transactions, JIM, Vol.38, No.5, pp.478-482, 1997 16.V. D. Scott, S Kerry and R. L. Trumper, “Nucleation and Growth of Precipitates in Al-Cu-Mg-Ag Alloys”, Materials Science and Technology, Vol.3, pp.827-835, 1987 17.K. Hono, T. Sakurai and I. J. Polmear, “Pre-Precipitate Clustering in an Al-Cu-Mg-Ag Alloy”, Scripta Metallurgica et Materialia, Vol.30, No.6, pp.695-700, 1994 18.ASTM B597-83, Annual Book of ASTM Standards, Vol.02.02, 1984 19.R. J. Chester and I. J. Polmear, “TEM Investigation of Precipitates in Al-Cu-Mg-Ag and Al-Cu-Mg Alloys”, Micron, Vol.11, pp.311-312, 1980 20.A. Garg, Y. C. Chang and J. M. Howe, “Precipitation of the Ω Phase in an Al-4.0Cu-0.5Mg Alloy”, Scripta Metallurgica et Materialia, Vol.24, pp.677-680, 1990 21.S. P. Ringer, B. C. Muddle and I. J. Polmear, “Effects of Cold Work on Precipitation in Al-Cu-Mg-(Ag) and Al-Cu-Li-(Mg-Ag) Alloys”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol.26A, pp.1659-1671, 1995 22.賴耿陽，“鑄物與非鐵金屬材料的熱處理”，復漢，pp.179, 1998 23.John D. Verhoeven, “Fundamentals of Physical Metallurgy”, pp.353, 1974 24.劉國雄, 林樹均, 李勝隆, 鄭晃忠, 葉均蔚, “ 工程材料科學 ” , 全華科技圖書股份有限公司, pp.334-336, 1999 25.Qiong Li and R. N. Shenoy, “DSC and TEM characterization of thermal stability of an Al-Cu-Mg-Ag Alloy”, Journal of Materials Science, Vol.32, pp.3401-3406, 1997 26.R. K. Wyss and R. E. Sanders, Jr., “Microstructure-Property Relationship in a 2XXX Aluminum Alloy with Mg Addition”, Metallurgical Transactions A, Vol.19A, pp.2523-2530, 1988 27.ASTM B557M-81, Annual Book of ASTM Standards, Vol.03.01, 1991 28.J.E. Hatch, “Aluminum：Properties and Physical Metallurgy”, ASM, metal park, Ohio, pp.113-116, 1984 29.徐梓益，“Cu/Mg比對Al-Cu-Mg-Ag合金熱穩定性之影響”，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，2002 30.莊雅傑，“Cu/Mg比與熱處理對Al-Cu-Mg-Ag合金應力腐蝕性之影響”，國立中央大學機械工程研究所碩士論文，2002 31.O. Beffort, C. Solenthaler, M. O. Speidel, “Improvement of Strength and Fracture Toughness of a Spray-Deposited Al-Cu-Mg-Ag-Mn-Ti- Zr Alloy by Optimize Heat Treaments and Thermomechanical Treatments ”, Materials Science & Engineering A191, pp.113-120, 1995
指導教授	李勝隆(Sheng-Long Lee)	審核日期	2003-7-3
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