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研究生:范宏鎮
論文名稱:鍛造燒結鋁合金複材的機械性質與磨潤特性之研究
論文名稱(外文):The Study of Mechanical and Tribological Property in Forging Sintering Aluminum Alloy Composites
指導教授:林 原 慶
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:鍛造燒結6061鋁合金磨耗
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本文主要是探討強化材---碳化硼(B4C)的粉末粒徑大小、添加比例、加壓冷鍛以及T6時效處理等各種製程條件與後處理方法,對鋁基複合材料的機械性質與耐磨耗性能之影響。進而使本文所製作出之鋁基複合材料可應用於輕負載零組件以替換鋼質材料,使其具有抗氧化生鏽、減輕機器整體重量以達到更輕量化之目的。或更進一步應用於需抗磨耗且具備高強度/重量比的機構中。
試驗結果顯示,粉末成形壓力對6061鋁合金/鋁基複材之硬度的
提升有明顯的效果。且6061鋁合金/鋁基複材經鍛造燒結製程後試片的硬度與強度均高於脫蠟燒結製程。未經鍛造加工的磨耗試片,含B4C鋁合金複材的耐磨耗能力高於6061鋁合金試片,且含B4C粒徑80μm複材的耐磨耗能力高於粒徑1.5μm B4C者。含粒徑為80μm B4C的試片其鍛造燒結製程的試片耐磨耗能力低於脫蠟燒結者,而含粒徑為1.5μm B4C的磨耗試片卻有相反之結果。

The major objective of this thesis is to investigate the mechanical and tribological properties of aluminum alloy composites, which were added by B4C particles as well as the specimen for wear test was made by P/M method. The aluminum alloy composite specimen was sliding on hardened AISI 52100 steel stationary flat specimen with line contact method, to evaluate the aluminum alloy composite wear resistance and friction behavior under dry condition. In addition, the width of wear scar was obtained by optical microscope to evaluate the resistance of each specimen as well as the worn surface was analyzed by SEM to identify the wear mechanism.
The experimental results show that the hardness and strength by forging sintering of 6061 aluminum alloy / composites better than degassing sintering. The wear specimens without forging process, the wear resistance of the aluminum alloy composite was better than 6061 aluminum alloy, the wear resistance which the composites of 80μm particle size better than 1.5μm particle size composites. After forging process, the composites have lower wear resistance than degassing sintering, but results are opposite in wear resistance of 1.5μm particle size composites.

目 錄
中文摘要……………………………………………………………….Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………….Ⅱ
誌謝…………………………………………………………………….Ⅲ
目錄…………………………………………………………………….Ⅳ
表索引………………………………………………………………….Ⅷ
圖索引………………………………………………………………….Ⅸ
第一章 前言…………………………………………………………..1
第二章 文獻回顧……………………………………………………..3
2.1 常用的鋁基複材之基材與強化材…………….……….3
2.2 冶鍊製程與粉末冶金製程的差異………………………3
2.3 混粉方式對燒結影響……………………………………4
2.4 燒結條件對複材顯微結構變化與機械性質的影響……5
2.5 時效處理對機械性質的影響……………………………6
2.5.1時效硬化原理…………………………………….6
2.5.2 時效處理對機械性質的影響……………………7
2.6 不同添加物對鋁合金耐磨耗行為的影響.…………….8
1.合金元素對鋁合金耐磨耗的影響…………………..8
2.固體潤滑劑對鋁合金耐磨耗的影響…………………9
3.添加陶瓷粉末對鋁基複材耐磨耗性的影響……….10
2.7 本文研究方向………………………………………….11
第三章 實驗方法與步驟………………………………………………12
3.1 實驗方法……………………………………………….12
3.2 實驗步驟……………………………………………….12
3.2.1試片製作…………………………………………12
3.2.1.1粒徑分析……………………………….12
3.2.1.2配粉…………………………………….13
3.2.1.3混粉…………………………………….13
3.2.1.4生胚壓製……………………………….13
3.2.1.5脫臘…………………………………….14
3.2.1.6冷鍛…………………………………….14
3.2.1.7燒結…………………………………….14
3.2.1.8固溶處理……………………………….14
3.2.1.9時效處理……………………………….15
3.2.2標準對磨試片製作………………………………15
3.2.3磨耗實驗前處理…………………………………15
3.3試驗條件…………………………………………………15
3.4實驗設備與分析儀器……………………………………16
3.4.1實驗設備…………………………………………16
3.4.1.1拉力試驗…………………………………16
3.4.1.2硬度試驗…………………………………16
3.4.1.3磨耗試驗…………………………………16
3.4.2分析儀器…………………………………………17
3.4.2.1光學顯微鏡……………………………..17
3.4.2.2掃描式電子顯微鏡(SEM)與能量分析光譜儀(EDS)……………………………17
3.4.2.3電子探測微分析儀(EPMA)……………17
3.4.2.4表面粗度儀………………………………18
第四章 實驗結果與討論………………………………………………19
4.1粉末粒徑與幾何特性……………………………………19
4.2金相組織分析……………………………………………20
4.2.1 燒結後鋁基合金複合材料之金相組織………20
4.2.2 不同成形壓力之顯微組織的差異…………….21
4.2.3冷鍛加工後顯微組織之變化……………………21
4.3各類試片的硬度比較…………………………………..22
4.3.1 B4C粉末粒徑大小與含量對硬度之影響……….22
4.3.2鍛造後再燒結處理對硬度之影響………………24
4.3.3時效處理對硬度之影響…………………………25
4.4各類試片的強度評估…………………………………..27
4.4.1 B4C粉末粒徑大小與含量對強度之影響………27
4.4.2冷鍛加工對燒結試件強度之影響………………28
4.4.3時效處理對強度之影響………………………..29
4.5各類試片的磨耗行為分析………………………………30
4.5.1 B4C強化材對磨潤性能之影響…………………31
4.5.2碳化硼粉末粒徑對磨耗性能之影響…………..33
4.5.3 製程參數對磨耗性能之影響………………….36
第五章 結論與建議………………………………………………….39
5.1 結論…………………………………………………..39
5.2 建議……………………………………………………40
參考文獻……………………………………………………………….41

參考文獻
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