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研究生:李憲宗
研究生(外文):Hsien-tsung Li
論文名稱:AA1100連鑄鋁片表面粗晶現象研究
指導教授:張志溥
指導教授(外文):Chih Pu ,Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:材料科學研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:析出物間距變形區
外文關鍵詞:interparticle spacingdeformation zone
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AA1100系CC(Continuous casting)料,經冷軋退火後鋁片表面有異常粗晶生成,而相同成份的DC(Direct chill)料經冷軋退火後卻無此現象發生,藉由研究其顯微組織,了解表面粗晶生成的原因,。以光學顯微鏡觀察試片各階段再結晶行為發現,雙輪連鑄鋁薄片(試片A)的表面層與中間層成核速率差距大,再結晶完成後表面粗晶現象明顯。試片A經過50%軋延率及500℃退火(試片B),表面層與中間層成核速率差距縮小,再結晶完成後表面粗晶現象獲得改善。使用SEM分析各試片析出物的分佈、尺寸及體積分率,並截取特定深度照片,結果顯示試片B在各深度的析出物數目都大於試片A,各深度的析出物尺寸都小於試片A,進一步分析各種尺寸析出物的數目顯示,試片B各深度析出物總數目雖然都大於試片A,但尺寸大於1mm的析出物卻比試片A少,使得試片B中間層PSN(particle stimulated nucleation)成核現象不如試片A明顯。試片B的析出物大量析出也將導致溶質原子減少,溶質原子對晶界的牽引能力也將下降,有助於再結晶的進行。進行TEM觀察後顯示,試片A與試片B表面層皆無明顯成核位置,試片A中間層PSN成核效應比試片B的中間層明顯許多。綜合以上結果顯示,試片A表面層與中間層成核速率的差距拉大,將會造成表面粗晶現象,而CC料經過50%軋延率及500℃退火後,造成析出物均質化,降低了表面層與中間層的成核速率差距,再結晶完成後粗晶現象明顯改善。
目錄………….................................................................................................................I
表目錄..........................................................................................................................IV
圖目錄...........................................................................................................................V
摘要.............................................................................................................................IX
壹 前言..........................................................................................................................1
貳 文獻回顧..................................................................................................................2
2-1 含第二相合金之再結晶行為...........................................................................2
2-1-1 再結晶的動力學與第二相析出物的基本性質.....................................2
2-1-2 各項因素對再結晶行為的影響.............................................................4
2-1-3 PSN(particle stimulated nucleation)效應.................................................5
2-1-4 第二相析出物控制再結晶晶粒尺寸.....................................................6
2-1-5 應變對再結晶的影響.............................................................................7
2-2 同時擁有二種尺寸析出物的合金之再結晶行為...........................................7
2-2-1 再結晶的動力學…….............................................................................7
2-2-2 再結晶的顯微組織.................................................................................8
2-2-3 細小析出物、加熱速率、退火溫度的影響.........................................8
參 研究方向..................................................................................................................9
肆 實驗方法................................................................................................................10
4-1 材料................................................................................................................10
4-2 再結晶初期金相觀察實驗步驟.....................................................................10
4-3 各試片析出物光學顯微鏡觀察實驗步驟.....................................................11
4-4 以SEM計算體積分率、單位面積下第二相析出物數目、等圓直徑……...11
4-5 再結晶初期之TEM試片製作...........................................................................12
4-6 儀器資料.........................................................................................................13
伍 實驗結果................................................................................................................14
5-1 試片A、B、DC各階段再結晶金相觀察.....................................................14
5-1-1 試片A-0.50mm各階段再結晶光學顯微鏡觀察..................................14
5-1-2 試片B-0.38mm各階段再結晶光學顯微鏡觀察..................................14
5-1-3 試片DC-0.41mm各階段再結晶光學顯微鏡觀察.............................15
5-1-4 試片A、B、DC各階段再結晶金相觀察比較..................................15
5-2 不同軋延率對試片A再結晶行為的光學顯微鏡觀察..................................16
5-3 各試片第二相析出物分佈的光學顯微鏡觀察.............................................16
5-4 場發射式掃描式電子顯微鏡各試片第二相析出物之分析.........................17
5-4-1 試片A (代號:3F2X) 析出物金相學分析..........................................17
5-4-2 試片B (代號:3F3X) 析出物金相學分析..........................................18
5-4-3 試片C (代號:3F1X) 析出物金相學分析...........................................18
5-4-4 試片DC析出物金相學分析................................................................19
5-4-5 四種製程試片金相學數據比較分析...................................................19
5-5 穿透式電子顯微鏡再結晶早期觀察.............................................................20
5-5-1 試片A (6mm)的顯微組織....................................................................20
5-5-2 試片A-0.50mm再結晶初期之顯微組織............................................20
5-5-3 試片B-0.38mm再結晶初期之顯微組織............................................20
5-5-4 試片A-0.50mm、B-0.38mm析出物與再結晶關係的比較...............21
陸 討論…………………………………………………………………………..…..22
6-1 影響再結晶行為的各種因素……………………………………….………22
6-2 試片A冷軋至0.5mm後各深度應變能差異對再結晶的影響……………22
6-3 不同軋延率對試片A的再結晶行為討論…………….………………....…22
6-4 Fv/r對晶粒成長的影響…..…….……….…….………..……………..…..…23
6-5 試片A-0.50mm的表面粗晶現象…..………….……............…………..…23
6-6 試片B-0.38mm的表面粗晶現象……..…………………………...…..……24
6-7粗晶現象討論………..……..……………..…..…..………………………...25
柒 結論………..……..………..…..…..…….……………………………………….26
捌 參考文獻................................................................................................................28
表..................................................................................................................................29 圖..................................................................................................................................32















表目錄

表 1:Code S、Code L、Code B、Code B(LO)成份與熱處理條件.......................29
表 2:不同退火時間下單位面積的晶粒數目...........................................................29
表 3:改變細小析出物的量對於再結晶完成後晶粒大小的影響...........................29
表 4:試片A各深度金相學參數整理........................................................................30
表 5:試片B各深度金相學參數整理........................................................................30
表 6:試片C各深度金相學參數整理........................................................................30
表 7:試片DC各深度金相學參數整理.....................................................................31
表 8:試片B析出物數目增幅整理..........................................................................31














圖目錄

圖1:成核速率和成長速率與析出物間距關係圖...................................................32
圖2:不變形析出物周圍之變形區域及可能的塑性釋放表示圖...........................32
圖3:析出物成核示意圖...........................................................................................33
圖4:密集析出物成核示意圖...................................................................................33
圖5:PSN成核(多核)示意圖....................................................................................34
圖6:再結晶完成後,體積分率、晶粒尺寸、析出物大小示意圖.......................34
圖7:析出物控制析出物晶粒大小示意圖...............................................................35
圖8:應變量對再結晶行為的影響...........................................................................35
圖9:三種模式材料再結晶行為示意圖...................................................................36
圖10:二種模式材料加熱250及325℃,最後晶粒尺寸大小示意圖..................36
圖11:試片A距表面深度330
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