跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.192.20.240) 您好!臺灣時間:2024/02/28 17:58
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:曾光輝
研究生(外文):Kuang-Hui Tzeng
論文名稱:自然時效對7050鋁合金顯微結構與機械性質研究
論文名稱(外文):The Study of Microstructures and Mechanical Properties after Natural Aging in 7050 Aluminum Alloys
指導教授:吳威德吳威德引用關係
指導教授(外文):Dr.Weite Wu
口試委員:李義剛汪俊延
口試日期:2011-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:材料科學與工程學系所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:自然時效人工時效硬度抗拉強度導電值
外文關鍵詞:Natural AgingArtificial AginghardnessUTSEC
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:303
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
鋁合金因為比強度高、重量輕、高導熱(電)性、良好的延展率與易於加工成形,故大量應用市場於型材之擠製,在手術醫療器材、飛機、3C 產品、攜帶型系統、板球棒運動器材、自行車、汽車及線性滑軌等被廣泛的利用。
本研究主要在探討使用7050鋁合金在不同自然時效時間條件,不做人工過時效之微結構組織與機械性質變化,並與經過T73人工時效熱處理條件之微結構組織及機械性質相比較,觀察自然時效對材料影響度。
本實驗以7050鋁合金試棒之Al-Zn-Mg-Cu合金為對象,將分A、B兩組,A組試棒先做475 ℃,並持溫1小時熱處理,再放置於室溫中共做0 hr、50 hr、150 hr、250 hr、四種不同自然時效時間,未人工時效;B組則將試棒做475 ℃,並持溫1小時熱處理,再放置室溫中共做0 hr、50 hr、150 hr、250 hr、四種不同自然時效時間,經120 ℃/ 10 hr,177 ℃/ 8 hr之T73人工時效處理。
透過光學顯微鏡(OM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)的觀察、EDS 成份分析、XRD分析、導電度量測,觀察微結構組織及使用拉伸試驗(tensile test)、硬度等方法來進行機械性質探討與分析。
由實驗結果可知,在A組中隨自然時效時間增加,硬度逐漸增加,當在自然時效0~50 hr其硬度變化率達到最大,導電值隨時間增加有下降趨勢,於此階段導電變化率最大,故此階段析出速度最快;B組經T73人工時效,於自然時效50 hr硬度可達88 HRB,抗拉強度589.2 MPa及降伏強度545.2 MPa為最高,導電度38.9 %IACS為最低,而當自然時效50 hr後即分別在150 hr、250 hr時,其硬度、抗拉強度逐漸下降,分別為579.2 MPa、572.6 MPa,導電度則逐漸上升為39.3%IACS及39.6%IACS,伸長率部份則介於14.6~15%之間,無明顯差異。
在晶粒尺寸方面,經量測計算,並未有太大差異,因此自然時效對晶粒尺寸並未有太大影響。故自然時效在不做人工過時效狀態下,其隨時間增加,硬度亦增加,經過人工時效後,則在自然時效50 hr會有最佳強度,隨時間增加,硬度降低。


Aluminum alloy is mass-produced in the market for its material extrusion due to high opposite strength, light in weight and high heated electric conductivity and excellent superconductivity and it is easily shaped to be manufactured and it is broadly used in many fields, such as operational medical equipments, aircrafts, 3C products, mobile devices, bicycles, automobiles, all kinds of sport rackets and linear rails.

The study is mainly discussed to experiment different natural aging by using over-aged ways and ends up getting the impact towards aluminum alloy 7050 microstructure and machinery property. The experiment targets Al-Zn-Mg-Cu of 7050 test bar and divides A and B groups. A group will proceed 475°C and stay for one hour and quickly quenches to room temperature. There are four different natural agings-0 hr, 50 hr, 150 hr and 250 hr. The process of B group will proceed 475°C and stay for one hour , and quickly quenches to room temperature with four different natural agings-0 hr, 50 hr, 150 hr and 250 hr, and final T73 artifictial aging 120℃ for 10 hr and 177℃ for 8 hr.

I proceed the research and analysis via the observation of OM,SEM,EDS and XRD. Analysis of components, tensile test, hardness and electrical conductivity and etc.

According to the result of the experiment, A group owns more precipitant as the natural aging is increased. When natural aging at 250Hr, precipitant quantities and hardness are the maximum, but the electric conductivity is the minimum. So this process the base speed of precipitant. For B group after T73, with OM observation, the precipitant is the densest and smallest at natural aging 50Hr. much dense, so the hardness reaches HRB 88, the ultimate tensile strength reaches 589.2 MPa and the yield strength reaches 545.2 MPa. The lowest conductivity is 38.9%IACS. When the test is conducted at 150 hr and 250 hr after natural aging 50 hr, both the hardness is 579.2 MPa、572.6 MPa and UTS gradually decline. Electric is 39.3%IACS and 39.6%IACS conductivity increases and the stretch remains the same.

Therefore, with natural aging without artificial aging treatment, the hardness grows as time increased. After artificial aging treatment, the optimum strength is at natural aging 50 hr.The grain size is almost the same. Therefore, the main concern to influence the strength is the particle size of the second phase and volume percentage.


頁 數
誌謝… … … … … … … … … … … … … … … … … Ⅰ
中文摘要… … … … … … … … … … … … … … … Ⅱ
英文摘要… … … … … … … … … … … … … … … Ⅳ
目錄… … … … …… … … … … … … … … … … … Ⅵ
表目錄… … … … … … … … … … … … … … … … Ⅸ
圖目錄… … … … … … … … … … … … … … … … XI
第一章 前言 … … …… … … … … … … … … … … … 1
第二章 文獻回顧 … … … … … … … … … … … … … 3
2-1 鋁的物理性質… … … … … … … … … … … … … 3
2-2 鋁的化學性質 … … … … … …… … … … … … … 5
2-3 鋁合金的分類 … … … … … … … … … … … … … 5
2-3-1 鍛造用鋁合金的特性… … … … … … … … … … 6
2-4 鋁合金之析出硬化簡介 … … … … … … … … … … 9
2-5 時效析出序列 … … … … … … … … … … … … … 11
2-6 熱處理程序… … … … … … … … … … … … … … 13
2-7 時效硬化機構… … … … … … … … … … … … … 17
第三章 實驗方法與步驟 … … … … … … … … … … … 21
3-1 實驗流程… … … … … … … … … … … … … … …21
3-2 實驗材料與熱處理 … … … … … … … … … … … …24
3-3 熱處理流程… … … … … … … … … … … … … … 26
3-4 拉伸機械性質試驗… … … … … … … … … … … … 27
3-4-1拉伸試驗機結構與分析… … … … … … … … … …27
3-4-2 拉伸試驗… … … … … … … … … … … … … 28
3-5 硬度試驗… … … … … … … … … … … … … … …30
3-6 晶粒尺寸量測… … … … … … … … … … … … … 30
3-7 導電度試驗… … … … … … … … … … … … … … 30
3-8 光學顯微鏡(optical microscopy, OM)金相觀察 … … … 32
3-9 影像分析軟體… … … … … … … … … … … … … 32
3-10 場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM) 微觀組織與分析 … …32
3-11 X光繞射分析儀(XRD)… … … … … … … … … … … 34
第四章 結果與討論 … … … … … … … … … … … … …35
一、固溶熱處理未做人工時效微觀結構 … … … … … … … 36
4-1 微觀組織 … … … … … … … … … … … … … … 36
4-1-1 金相觀察 … … … … … … … … … … … … … 36
4-1-2 導電度試驗結果… … … … … … … … … … … .38
4-2 固溶熱處理未做人工時效機械性質… … … … … ... …39
4-2-1 硬度量測結果 … … … … … … … … … … … …39
二、 經T73人工時效熱處理顯微組織… … … … … … … ...42
4-3 微觀組織 … … … … … … … … … … … … … … 42
4-3-1 XRD分析 … … … … … … … … … … … … …42
4-3-2 T73熱處理不同區域金相圖差異 … … … … … … .44
4-3-3 SEM-EDS顯微組織分析 … … … … … … … … … 47
4-3-4 晶粒尺寸量測及析出顆粒… … … … … … … … . 55
4-3-5 導電度試驗結果 … … … … … … … … … … … 57
4-4 經T73熱處理試棒機械性質 … … … … … … … … …58
4-4-1 拉伸試驗結果 … … … … … … … … … … … …58
4-4-2 硬度試驗結果 … … … … … … … … … … … …63
三、 自然時效與T73人工時效關係 … … … … … … … … 67
4-5 微觀組織 … … … … … … … … … … … … … … 67
4-5-1 金相觀察 … … … … … … … … … … … … … 67
4-5-2 導電度關係 … … … … … … … … … … … ... 70
4-6 硬度關係 … … … … … … … … … … … … … … .72
第五章 結論 … … … … … … … … … … … … … … ..75
第六章 參考文獻 … … … … … … … … … … … … … .77


1. J. J. Thompson, E. S. Tankins, and V. S. Agarwala, “A Heat Treatment for Reducing
Corrosion and Stress Corrosion Cracking susceptibilities in 7xxx Aluminum Alloys, ”
Materials Performance, Vol. 26, pp. 45-52, 1987.
2. L. K. Berg, J. Gjonnes, V. Hansen, X. Z. Li, M.Knutson-Wedel, G. Waterloo, D.
Schryvers ,and L. R.Wallenberg, “G.P-Zones in Al-Zn-Mg Alloys and their roles in
artificial aging, ” Acta mater. 49, pp. 3443-3451, 2001.
3. I. J. Polmear: “Light Alloys Metallurgy of the Light Metals, ” 2nd ed.,Edward Arnold,
London, England, pp. 18-143 , 1989.
4. J. E. Hatch: “Aluminum-Properties and Physical Metallurgy, ” ASM, Metal Park, OH,
1983.
5. Robert E. Reed-Hill, “Slip System in Different Crystal Forms,” Physical Metallurgy
Principles, 3th Edition, pp. 140~146, 1994.
6. 黃振賢,“機械材料”,新文京開發出版(股)公司,台北,台灣,第339頁,民國94
年7月。
7. 賴耿陽,“非鐵金屬材料”,復漢出版社,台北,台灣,第151~168 頁,民國71 年。
8. 陳克昌,“非鐵金屬材料的熱處理”,材料科技,逢甲大學材料科學系,第71~78
頁,民國72 年。
9. 金重勳,“熱處理”,復文書局,第463~475頁,民國80年。
10. L. F. Mondolfo, Aluminum Alloys: Structure and Properties, ” London, Butterworth’s,
Ltd., pp. 253-266, pp. 635, 1976.
78
11. K. Asano ,and K. I. Hirano: “Precipitation Process in an Al-Zn-Mg Alloy, ” Trans.
JIM, Vol. 9, pp. 24-34, 1968.
12. G. W. Lorimer ,and R. B. Nicholson: “Further Results on the Nucleation of
Precipitates in the Al-Zn-Mg system, ” Acta Metallurgica, Vol. 14, pp.1009-1013,
1966.
13. P. N. T. Unwin,and R. B. Nicholson: “The Nucleation and Initial Stages of Growth
of Grain Boundary Precipitates in Al-Zn-Mg and Al-Mg Alloys, ” Acta Metallurgica,
Vol. 17, pp. 1379-1393, 1969.
14. A. Guinier, Compte Rend. Vol. 206, pp. 164, 1938.
15. J.J. Thompson, E. S. Tankins and V. S. Agarwala: “ A Heat Treatment for Reducing
Corrosion and Stress Corrosion Cracking susceptibilities in 7XXX Aluminum Alloys,
” Materials Performance , pp. 45-52, 1987.
16. T.H. Sanders Jr. ,and E. A. Starke Jr. : “ Relationship of Microstructure to Monotonic
and Cyclic straining of two Age Hardening Aluminum Alloys, ” Metall. Trans., Vol.
7A, pp. 1407-1418, 1976,
17. M.O. Speidel, and M.V. Hyatt: “Advances in Corrosion Science and Technology, ”
Vol. 2, Plenum Press, NY., pp. 115-127, 1972.
18. C.E. Deiter: “Mechanical Metallurgy, ” 3rd ed.,McGraw-Hill, pp. 65-158, 1986.
19. 劉國雄、林樹均、李勝隆、鄭晃忠、葉均蔚: “工程材料科學”,全華科技圖書出
版,台北,台灣,第433-486頁,民國82 年7月。
20. C. J. Peel, B. Evans, C. A. Baker, D. A. Bennett, and P. J. Gregson, “The development
and application of improved aluminum-lithium alloys, ” Proceeding of the second
International Aluminum-Lithium Conference, The Metallurgy Society of AIME,
79
California USA, April, pp. 363-392, 1983.
21. 劉國雄、林樹均、葉均蔚, “鋁及鋁合金的製造”,全華科技圖書出版,民國74。
22. B.Sarkar,M.Marek and EA.Starke.Jr., “The Effect of Copper Content and Heat
Treatment on the stress Corrosion Characteristics of Al-6Zn-2Mg-XCu Alloys,”
Metallurgical Transaction A,Vol.12A, pp. 1939-1943, 1981.
23. 黃振賢,“機械材料”,文京圖書股份有限公司,新竹,第311~331 頁,民國69
年。
24. M. O. Speidel: “Stress Corrosion Cracking of aluminum alloys,” Metall.Trans.A,
Vol. 6A, pp. 631-642, 1975.
25. N. Adler, R. DeIASI ,and G. Geschwind: “Influence of Microstructure on the
Mechanical Properties and Stress Corrosion Susceptibility of 7075 Aluminum
Alloy, ” Metall. Trans., Vol. 3, pp. 3191-3200, 1972.
26. A.J. Sedriks, J. A. S. Green ,and D. L. Novak: “The Influence of Heat Treatment on
the tress-Corrosion Susceptibility of a Ternary Al-5.3 Pct Zn-2.5 Pct Mg Alloy, ”
Metall. Trans., Vol. 4, pp.1992-1994, 1973.
27. J.K. Park, and A.J. Ardell: “Precipitate Microstructure of Peak-aged 7075 Al, ”
Scripta Metallurgica, Vol. 22, No. 7, pp. 1115-1119, 1988.
28. W. Lacom, H.P. Degischer, A.M. Zahra, and C.Y. Zahra: “On Calorimetric and
Electron Microscopic Studies of Al-Zn-Mg Alloys, ” Scripta Metallurgica,vol. 14,
pp. 253-254, 1980.
29. F. Habiby, A. Ul Haq, F.H. Hashmi ,and A.Q. Khan: “ Some Remarks on the
Hardness and Yield Strength of Aluminum Alloy 7075 as a Function of Retrogression
Time, ” Metall. Trans. A., Vol. 18A, pp. 350-353, 1987.
80
30. D. J. Lloyd ,and M. C. Chaturvedi: “ A calorimetric study of aluminum alloy
AA-7075, ” J.ofMater. Sci., Vol. 17, pp. 1819-1824, 1982.
31. P.N. Adler ,and Richard DeIASI: “Calorimetric Studies of 7000 Series Aluminum
Alloys:II. Comparison of 7050, and RX720 Alloys, ” Metall.Trans. A., Vol.
8A , pp.1185-1190, 1977.
32. Richard De IASI ,and P.N. Adler: “ Calorimetric Studies of 7000 Series Aluminum
Alloys: I.Matrix Precipitate Characterization of 7075, ” Metall.Trans. A., Vol. 8A,
pp.1177-1183, 1977.
33. E.S. Tankins ,and W.E. Frazier: “Differential scanning calorimetry studies of the
corrosion-resistant behavior in the 7000 series aluminum alloys, ” Materials
Performance, NACE, pp. 37-44, 1987.
34. J. Gjonnes ,and CHR. J. Simensen: “An electron microscope investigation of the
microstructure in an Aluminum-Zinc-Magnesium alloy, ” Acta Metall. Vol.18, pp.
881-890, 1970.
35. J.K. Park, and A.J. Ardell: “ Correlation between Microstructure and Calorimetric
Bebavior of Aluminum Alloy 7075 and Al-Zn-Mg Alloys in Various Tempers, ”
Mater. Sci. and Eng., A114, pp. 197-203, 1989.。
36. R. E. Reed-Hill,and R. Abbaschian: “ Physical Metallurgy Principles,”3rd ed.,Boston,
PWS Publishing Company, pp. 515-535, 1991.
37. LIU Shengdan,ZHANG Yong, LIU Wenjun,DENG Yunlai,and ZHANG Xinming,
“Effect of stepquenchingon microstructure of aluminum alloy 7055[J]. , ” Transactions
of Nonferrous MetalsSociety of China, pp. 201, 2010.
38. Robert E. Read-Hill, “Physical Metallurgy Principles, ” 3rd ed., pp.192-193 , 1992.
81
39. 劉國雄、林樹均、李勝隆、鄭晃忠、葉均蔚,“工程材料科學”,全華科技圖書出
版,第339-342頁,民國88年。
40. C. E. Deiter, “Mechanical metallurgy, ” 3rd ed., McGraw-Hill, pp. 221-227, 1986.
41. Thomas H. Courtney, “Mechanical Behavior of Materials, ” Second Edition,
McGraw-Hill Higher Education, pp. 196-210, 2000.
42. ASTM, “Introduction to Tensile Testing, ” Metals Handbook 8th Edition,Vol.8, 1976.
43. ASTM Standards E112-96,“Standar Test Method for Detemining Average Grain
Size, ” 2003.
44. ASTM Standards E18-02, “Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of
Metallic Materials, ” 2003.
45. ASTM Standards B557-94,“Standar Test Method for Tension Testing Wrought and
Cast Aluminum and Magnesium-Alloy Products,” 1994.
46. 汪建民,“材料分析”,中國材料學會,民國90年。
47. Gurbuz R, Alpay S.P., “Effect of coarse second phase particle on fatigue crack
propagation of an Al-Zn-Mg-Cu alloy, ” Scripta Metallurgica et Matenrialia, V30 n11,
J un l, pp.1373~1376, 1944.
48. STM Standards G39-90, “Standar Practice for Preparation and Use of Bent-Beam
Stress-Corrosion Test Specimens, ” 1994.
49. J.K. Park, and A.J. Ardell,“ Microstructure of the Commercial 7075 AL Alloys in
The T651 and T7 Tempers,” Metallurgical Tramsaction A,Vol.14A, pp. 1957-1965,
1983.
50. 劉偉隆、林淳杰、曾春風、陳文照,“物理冶金”,全華科技圖書,第15-29,16-20
頁,民國93年8月。

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊