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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:施清淵
研究生(外文):Shin Ching Yuan
論文名稱:熱整型對鋁合金疲勞耐限影響之研究
論文名稱(外文):Effects of Flame Strengthening on Fatigue Limit of Aluminium Alloy Plates
指導教授:賴正權
口試委員:王識貴劉國忠賴正權
口試日期:2012-05-11
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:機械工程碩士班
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:熱整形5456-H116疲勞耐限敏化
外文關鍵詞:Flame Straightening5456-H116Fatigue LimitSensitization
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鋁合金船舶結構板件在焊接過程中,變形區域常藉由火燄加熱整形工法(Flame Straightening)進行矯形,但不當熱整形恐對船體鋁合金板材結構之機械強度及抗蝕能力產生不良影響;因此,本研究主要針對5456-H116船用鋁鎂合金板材,經過不同熱處理程序後,藉由硬度、拉伸、抗彎試驗、金相組織觀察及掃瞄式電子顯微鏡(SEM)等實驗方法,探討退火溫度對其機械性能、微觀組織及抗蝕能力之影響,並比較分析β相(Mg2Al3)析出敏化(Sensitization)及再結晶現象對5456-H116鋁合金疲勞耐限之變化。
實驗結果發現,退火溫度是影響5456-H116鋁合金機械強度及疲勞耐限的重要因素,當溫度高於再結晶溫度時,塑性變形所累積之應變能被消除,導致其延展性的升高及最大抗拉強度、降伏強度、硬度等機械強度的降低。而在溫度175°C時,β相會大量沿晶界析出,不僅會導致5456-H116鋁合金加速產生敏化現象,同時會造成疲勞破壞裂縫在晶界上成長之阻礙,以致形成穿晶斷裂,此種破壞形態亦影響5456-H116鋁合金在疲勞耐限上之表現。

The unsuitability of flame-straightening methods used on aluminum ship's structure will reduce the mechanical and corrosion resistance properties of 5456-H116 marine aluminum alloys. Therefore, the purpose of this study is to investigate the effects of annealing temperature on the microstructure, mechanical and corrosion resistance properties of a 5456-H116 marine aluminum alloy via hardness testing, tensile testing and metallographic examination. Meanwhile, the fatigue limit changes of the 5456-H116 specimens after sensitization and recrystallization were also evaluated by bending testing and scanning electron microscope (SEM).
The experiment results show that the mechanical and sensitization properties of the 5456-H116 marine aluminum alloys are highly related to the annealing temperature and holding time. A significant change in mechanical properties occurred during the recrystallization process while hardness, UTS and YS dropped rapidly and the uniform elongation increased considerably. Microstructure observation of the specimens annealed at 175°C showed that β phase (Mg2Al3) tend to precipitate along grain boundaries, which not only promoted the sensitization formed but also caused the obstruction at grain boundary while the fatigue crack propagation.

誌謝 ii
中文摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 vi
圖目錄 vii
辭彙、符號說明與縮寫 viii
1.前言 1
1.1研究動機與目的 1
1.2鋁合金之特性及選用 3
1.2.1鋁合金基本特性 3
1.2.2鋁合金分類與稱呼 4
1.2.3船用鋁合金之種類與用途例 6
1.3文獻回顧 7
1.3.1船用鋁合金材料性質分析 7
1.3.2鋁板銲接變形之矯正 12
1.3.3加熱整形後材質變化 14
1.4研究方法 17
2.疲勞耐限理論基礎 19
2.1疲勞破壞 19
2.1.1高、低週疲勞 19
2.1.2應力-壽命曲線Stress Versus Life Curves(S-N Curves) 20
2.1.3疲勞限(Fatigue Limit) 21
2.1.4應力分類 21
2.2疲勞裂縫機構 23
2.2.1疲勞裂縫的起始 23
2.2.2疲勞裂縫的延伸 25
3.實驗方法 28
3.1 實驗流程 28
3.2 實驗材料 29
3.2.1材料成分分析 29
3.2.2焊接件製作 30
3.3 實驗步驟 31
3.3.1試片製備 31
3.3.2硬度試驗 32
3.3.3拉伸試驗 34
3.3.4高週疲勞測試 34
3.3.5光學顯微鏡(OM)顯微組織觀察 35
3.3.6抗彎試驗 37
4.實驗結果與討論 40
4.1 硬度試驗 40
4.1.1試驗結果 40
4.1.2試驗結果分析 41
4.2 光學顯微鏡(OM)顯微組織觀察 43
4.2.1圖片觀察 43
4.2.2觀察結果分析 45
4.3 拉伸試驗 45
4.3.1試驗結果 45
4.3.2試驗結果分析 46
4.4 疲勞試驗 47
4.4.1試驗結果 47
4.4.2試驗結果分析 49
4.5 抗彎試驗 54
4.5.1試驗結果 55
4.5.2試驗結果分析 56
5.結論與未來研究方向 58
5.1 結論 59
5.2 未來研究方向 59
參考文獻 60


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