本次實驗是利用粉末冶金相關製程來設計開發使用於金屬重力鑄造模具的排氣零件。其主要設計概念是要克服金屬模具的排氣問題，而設計中運用兩種不同融點之金屬－鐵基粉末(熔點約1539℃)及銅線(熔點約1083.4℃)，鐵基粉末為主要的成品材料，而銅線則是將被燒結融化掉形成直孔材料，而燒結後形成的約100個細小孔洞即是用來排氣，研究中使用濕式法混煉， 將鐵粉與黏結劑、增塑劑、分散劑及溶劑混合、攪拌後倒入到含有以穿線夾具約100條0.25~0.26 mm 線徑之銅線心模，再進行抽氣後乾燥，再於1200℃燒結而得到含孔洞之通氣栓，然後再進行檢驗其硬度、孔隙及孔隙率、微組織及耐熱性質。
燒結件經量測，鐵粉平均粒徑100mesh之維克氏硬度值為109.104，孔隙率為59.55%，平均粒徑325mesh之維克氏硬度值為179.425，孔隙率為53.85%；兩者所產生的直線孔徑，其燒結後較原先銅線線徑變化均有擴大的趨勢。掃描電子顯微鏡（SEM）的觀察，直孔附近有銅元素的擴散現象，這也是除了碳含量的殘留以外促成該鐵粉燒結件硬度有所提升之因。經耐熱試驗後，在600℃時，不論100mesh或325mesh粉粒重量都有明顯增加，經X-光繞射（XRD）得知因有氧化物（三氧化二鐵 ）生成。

The porous metals are getting used in the molds of plastic injection and die casting for evacuating the air or gas. This work is to study the manufacturing of porous iron materials with parallel pores. A hundred of 0.25~0.26mm diameters of copper wires were first assembled apart each other as a unit of 10mm diameters and put in the hollow tube of diameters of 12mm which have couples of surface holes for gas drawing. The iron powders with binder bubbles extinguisher and dispersant are mixed poured in to the copper wire unit and compacted during drawing the air by votary pump. The compacts of iron powders with copper wires are then dried and sintered at 1200℃. The hardness of sintered samples are measured. The hole formation and grain sizes and other morphologies of the sintered samples are observed by scanning electron microscope. The high temperature tests are performed for the sintered samples at 200~600℃ and evaluated the hole size and hardness changes.
The sintered samples with 100mesh iron powders have 109.104HV hardness and 59.55% porosity while 179.425HV hardness and 53.85% porosity for 325mesh iron powders. The parallel holes of the sintered samples enlarge a little more than copper wire for 100mesh and 325mesh iron powders. SEM observations indicate the some amount of residual coppers diffuse around the hole surface area, which cause the increasing hardness of the sintered samples in addition of the carbons residual. The results of high temperature tests appear the significant weight increment for both 100mesh and 325mesh iron powders at 600℃ and XRD identifies the formation of oxides.

誌 謝 I
摘 要 II
ABSTRACT III
目 錄 IV
表 目 錄 VI
圖 目 錄 VII
第一章 緒 論 - 1 -
1.1 前言 - 1 -
第二章 文獻回顧及理論基礎 - 3 -
2.1 粉末冶金基本理論 - 3 -
2.1.1 鐵基粉末之特性 - 5 -
2.1.2 成型前粉末處理 - 7 -
2.2 燒結技術理論 - 9 -
2.2.1 燒結機構 - 9 -
2.3 粉末成型理論 - 11 -
第三章 實驗方法與實驗步驟 - 13 -
3.1 實驗流程圖 - 13 -
3.2 通氣栓夾治具及成型模具設計 - 15 -
3.3 通氣栓試片成型方法與步驟 - 21 -
3.3.1 試片成型之黏結及塑化劑之調配 - 21 -
3.3.2 真空脫氣成型應用方法與設備 - 25 -
3.4 真空燒結方法與設備 - 26 -
3.4.1 燒結時間溫度曲線步驟圖說明 - 26 -
3.5 通氣栓燒結件性能觀察 - 30 -
3.5.1 通氣栓試片硬度觀察 - 30 -
3.5.2 通氣栓試片內部組織之金相觀察 - 32 -
3.5.3 通氣栓試片密度量測 - 32 -
3.5.4 通氣栓燒結後通氣孔孔徑變化觀察 - 33 -
3.5.5 掃描式電子顯微鏡(SEM)與能量散佈分析儀(EDS)觀察 - 34 -
3.5.6 耐熱試驗觀察通氣栓之性能特性觀察 - 35 -
3.5.7 X-光繞射（XRD）檢驗 - 35 -
第四章 結果與討論 - 37 -
4.1 通氣栓試片燒結後孔隙率之分析 - 37 -
4.2通氣栓試片硬度分析 - 40 -
4.3 原銅線線徑及燒結後殘留銅線細長直孔之孔徑變化比較 - 42 -
4.4 通氣栓試片金相分析 - 45 -
4.5 掃描式電子顯微鏡（SEM）與能量散佈分析儀（EDS）分析 - 47 -
4.6 通氣栓耐熱試驗後之變化分析 - 52 -
4.6.1 耐熱試驗後200℃、400℃、600℃加熱後之硬度變化 - 52 -
4.6.2 通氣栓於耐熱試驗200℃、400℃、600℃加熱後之重量變化 - 56 -
4.6.3 X光繞射（XRD）分析耐熱試驗後之通氣栓試片之變化 - 57 -
第五章 結 論 - 60 -
參考文獻 - 62 -
附錄 - 64 -

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