臺灣博碩士論文加值系統

摘 要
5083鋁合金因為具有抗腐蝕和可焊接的特性，而且材料便宜。所以受到工業界高度的應用。為有效將5083鋁合金製成複雜構件，超塑性成形及擴散接合製程的結合顯得非常重要。由於超塑性成形的技術已漸趨成熟，但鋁合金的擴散接合製程卻因表面氧化層的阻礙，影響接合的效果，所以如何克服氧化層的阻礙成為擴散接合製程重要的課題。
本研究是在大氣環境下，以簡易的氬氣保護方式，對未再結晶超塑性和非超塑性5083 鋁合金，在不同溫度、變形量和熱壓時間的條件下，進行接合實驗。以了解接合溫度、接合時間及變形量等三項製程參數對未再結晶超塑性和非超塑性5083的晶粒結構及接合強度的影響，並探討在不同階段的熱壓接合下對這兩種材料的接合強度所產生的效應。
研究結果顯示，由於超塑性5083是細晶組織，因此藉由原子擴散作用所提升的接合強度，超塑性5083較非超塑性5083高。由SEM的金相照片可了解，接合界面的縫隙、空孔，隨著熱壓時間增加而變小、消失，最後晶界緊密接觸，而達到接合的效果。這是經過塑性變形、潛變變形、原子擴散及晶界的滑移等作用。在實驗中，以瞬間變形效應最大，但是由SEM的金相可知，瞬間變形作用的接合效果其實並不好。若要提高接合效果，則必須依賴原子的擴散作用，而增加擴散效應。雖然提高接合溫度或增加接合時間都可使接合強度提升。但是若變形量太小，則接合強度的提升會非常有限。在小變形量的狀況下，若以提高溫度或是增加接合時間的方式，對5083鋁合金而言，都有可能造成嚴重的晶粒成長現象。因此，5083鋁合金若採用夾鏈帶充氬氣保護的加壓結合方法，變形量的大小對接合效果具有決定性的影響。

目 錄
摘要……………………………………………………………… Ⅰ
目錄……………………………………………………………… Ⅲ
圖目錄…………………………………………………………… Ⅳ
表目錄…………………………………………………………… Ⅵ
一、前言..…..……………………………………………………. 1
二、基本原理..…..………………………………………………. 3
2.1 超塑性成形………………………………....………… 3
2.2 擴散接合………………………….…...……………… 6
2.2.1 液相擴散接合………....…….…………………….. 6
2.2.2 固態擴散接合…………….……………………….. 7
2.3 擴散接合參數..…………..……………………………. 9
三、實驗過程……......……..…………………………………….. 13
3.1 實驗材料………………………………………………. 13
3.2 實驗設備………………………………………………. 15
3.3 固態擴散接合程序……………………………………. 17
四、結果分析與討論…………………………………………….. 22
4.1 製程參數對晶粒結構的影響…………………………. 22
4.2 製程參數對接合強度的影響…………………………. 25
4.2.1 接合時間的影響…………………………………… 25
4.2.2 接合溫度的影響…………………………………… 29
4.2.3 變形量的影響……………………………………… 30
4.3 不同階段的熱壓接合對接合強度的效應….....……… 32
五、結論…………………………………………………………... 36
參考文獻………………………………………………………….. 38
圖 目 錄
圖一 擴散接合機構……………………..……………… 41
圖二 熱壓機………………………..…………………… 42
圖三 研磨機…………………………………………….. 42
圖四 放電加工線切割機…..…………………………… 43
圖五 拉伸試驗機……………………………………..… 43
圖六 光學顯微鏡…………..…………………………… 44
圖七 封裝試片加不銹鋼板片模具組..………………… 44
圖八 擴散接合實驗流程圖…………………………..… 45
圖九 不銹鋼鈑片模具組組合尺寸..…………………… 46
圖十 拉伸測試試片形狀與尺寸..……………………… 47
圖十一 未再結晶超塑性與非超塑性5083金相組織….... 48
圖十二 超塑性5083在530℃，7%變形量下，瞬間、3
分鐘及2小時熱壓接合的金相組200X………… 49
圖十三 非超塑性5083在530℃，7%變形量下，瞬間、
3分鐘及2小時熱壓接合的金相組織100X……... 50
圖十四 非超塑性5083在530℃，7%變形量下，瞬間、
3分鐘及2小時熱壓接合的SEM金相...………… 52
圖十五 超塑性5083在530℃，7%變形量下，瞬間及2
小時熱壓接合的SEM金相………..………………. 53
圖十六 超塑性與非超塑性5083在530°C、7%變形量下，
不同熱壓時間之接合強度..……………………… 54
圖十七 超塑性5083在5%變形量下，500和530°C的不
同熱壓時間之接合強度..…………………………. 55
圖十八 非超塑性5083在5%變形量下，500和530°C的
不同熱壓時間之接合強度..………………………. 56
圖十九 超塑性與非超塑性5083在500和530°C、熱壓3
分鐘下，不同變形量之接合強度………………… 57
圖二十 超塑性與非超塑性5083在500和530°C、熱壓2
小時下，不同變形量之接合強度………………… 58
圖二十一 超塑性與非超塑性5083在7%變形量下，各階段
在500和530°C的熱壓接合對接合強度的效應.... 59
圖二十二 超塑性與非超塑性5083在5%變形量下，各階段
在500和530°C的熱壓接合對接合強度的效應….. 60
表 目 錄
表一 AA5083鋁鎂合金之化學組成……....……………… 14
表二 AA5083鋁鎂合金的機械性質及特性…..……..…… 15
表三 AA5083鋁鎂合金金相腐蝕液之配方.…..…………. 20
表四 不同製程參數的晶粒尺寸..………………………… 24
表五 不同製程參數的接合強度………………….………. 27
表六 不同製程參數的硬度………………………….……. 28
表七 不同階段的熱壓接合對接合強度的效應….………. 33

參 考 文 獻
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