臺灣博碩士論文加值系統

本研究內容係以Rene’77為實驗材料，改變鑄造參數，利用精密鑄造脫腊法在真空爐中澆鑄出試塊及鑄件，藉澆鑄結果來比較其巨視及微觀組織的變化。又藉後續的固溶、時效熱處理、熱均壓處理及鋁化鍍層處理後的機械強度及微觀組織做探討。
實驗結果顯示在改變澆鑄參數方面;有效的利用包保溫毯方式，可延長鑄件澆鑄後的補縮距離及改變溫度梯度大小，其可避免熱點縮孔的產生或可移動其位置至非影響區。在固定的陶殼預熱溫度下，提高澆鑄溫度實驗結果，其不會持續增加，而是會有一最大值之後又減少，其巨觀差別只在晶粒大小的不同。且在本實驗範圍內，枝晶間距隨著澆鑄、預熱溫度的增加而趨大。
在微觀組織方面; γ′析出物會隨著陶殼預熱溫度及澆鑄溫度的升高而改變形狀及大小，且樹枝晶與樹枝晶距間的γ′析出物形狀大小亦不相同。試片經熱均壓處理後之顯微組織，呈現較特殊形態為在碳化物旁及在碳化物附近的晶界旁γ′析出物，其形狀為方形但接近圓形，但經固溶熱處理後，其γ′析出物形狀大小又都與未經熱均壓處理但做固溶熱處理的組織相同。
在機械性質方面; 不論試棒有無經熱均壓處理，其固溶加時效熱處理後之整體硬度值分佈較均勻，且經各種熱程序處理後的硬度值，其差異性均不大。經熱均壓處理的固溶加時效熱處理試棒，其常溫機械性質較佳;經熱均壓處理後之固溶加時效熱處理試棒，其與未做熱均壓處理之高溫機械性質差異不大。

Purpose of this research is the identification and modification of certain lost-wax vacuum-pouring investment casting process parameters which will result in improved mechanical hardness and microstructural properties when working with the material Rene’77. Observations and comparisons are made on both castings and coupons concerning different end results of macro-grain sizes, dendrite arm spacings and microporosity when different processing parameters are utilized. Castings are then subject to solution heat treat, aging, HIP and VPA coating after which final assessment of the above noted properties are conducted.
Research results indicate that the modification of two pouring parameters were highly influential on resultant casting properties. Proper wrapping method resulted in lengthened after-pour porosity filling feeding distances as well as heat step size changes thermal gradient thereby eliminating hot spot porosity formation or alternatively shifting location to non-crucial areas, while elevated pouring temperatures resulted in fixed porosity %s with maximum occurrence values followed by gradual diminishment if conducted under fixed pre-heat conditions; macro-level inspections of these revealed sole differences were in grain sizes while dendrite arm spacings would increase with pouring and pre-heat temperature increases.
Regarding microstructural properties, both size and shape of γ′ precipitate were influenced by pouring and pre-heat temperature increases and the same things held true for dendrite and dendrite spacings as well. Coupon micro-level structure γ′ precipitate, after undergoing HIP, exhibited special shapes resembling rounded squares located either next to carbon deposits carbide or next to carburized grain boundaries. It was also noted that shapes and sizes of γ′ precipitate were, after solution heat treat, no different for castings which were not subject to HIP.
Final mechanical property tests revealed that castings subject to both
solution heat treat and aging showed more uniformly distributed hardness levels and this regardless of whether HIP was applied or not. It was also noted that there was not much differences in hardness values obtained after each heat treat. Castings subject to HIP exhibited improved mechanical properties under room temperature but such improvement was not noticable when tested under higher temperature conditions.

中文摘要••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••I
英文摘要•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• II
誌謝••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••IV
總目錄••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••V
圖目錄••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••VII
表目錄••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••XII
第一章、前言••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
第二章、前人研究與理論基礎••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1鎳基超合金發展史••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.2 Rene ’77超合金••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.2.1合金成份•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
2.2.2材料性質•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
2.2.3強化機構•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••9
2.3有關脫腊精密鑄造法•••••••••••••••••••••••••••••••••••16
2.3.1合金凝固••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
2.3.2偏析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••30
2.3.3鑄造凝固缺陷•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
2.3.4熱均壓(HIP)之效應•••••••••••••••••••••••••••••••••••33
第三章、實驗方法與步驟•••••••••••••••••••••••••••••••••••36
3.1鑄件及試塊真空精密鑄造流程••••••••••••••••••••••••••••36
3.2實驗參數••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
3.2.1包模實驗參數•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
3.2.2陶殼預熱溫度及澆鑄溫度實驗參數•••••••••••••••••••••••37
3.2.3試塊處理條件•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
3.3實驗流程••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
3.4成份分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
3.5相鑑定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
3.6樹枝間距量測統計分•••析•••••••••••••••••••••••••••••••44
3.7顯微組織觀察與成份分析••••••••••••••••••••••••••••••••44
3.7.1光學顯微鏡(OM) ••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
3.7.2 掃瞄式電子顯微鏡 (SEM) 觀察與成份分析••••••••••••••••44
3.8機械性質測試•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••46
3.9硬度試驗••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••46
第四章、結果與討論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
4.1成份分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
4.2相鑑定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••47
4.3包模方式對鑄件組織的影響••••••••••••••••••••••••••••••47
4.4鑄造溫度對鑄件組織的影響••••••••••••••••••••••••••••••56
4.4.1試塊表面晶粒組織•••••••••••••••••••••••••••••••••••56
4.4.2 試塊縮孔之觀察••••••••••••••••••••••••••••••••••• 57
4.4.3 樹枝晶之觀察••••••••••••••••••••••••••••••••••••••64
4.5 顯微組織觀察••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••67
4.6. 熱處理條件對鑄件的影響••••••••••••••••••••••••••••••73
4.6.1顯微組織之探討•••••••••••••••••••••••••••••••••••••73
4.6.2熱處理與硬度之關係探討••••••••••••••••••••••••••••••85
4.6.3熱處理與機械性質之關係探討•••••••••••••••••••••••••••92
第五章、結論•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••94
第六章、參考文獻••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••96

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