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研究生:陳炳言
研究生(外文):Chen, Ping-Yen
論文名稱:微衝壓法評估冷軋效應對高強度鋁合金機械性質與破壞現象之影響
論文名稱(外文):Assessment of Cold-rolled Effect on the Mechanical Properties and the Damaging Phenomena in High-strength Aluminum Alloy by Small Punch Test
指導教授:趙宜武
指導教授(外文):Chao, Yi-Wu
口試委員:趙宜武朱清俊林宏茂王俊勝陳金多
口試委員(外文):Chao, Yi-WuChu, Ching-JiungLin, Hung-MaoWang, Jun-ShengChen, Jin-Duo
口試日期:2012-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:遠東科技大學
系所名稱:機械工程研究所在職專班
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:51
中文關鍵詞:高強度鋁合金冷軋效應微小衝壓試驗
外文關鍵詞:high strength Al-alloycold rolled effectsmall punch test
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科技產品輕薄化趨勢,促使各種工程合金被薄化應用的範圍逐漸擴大,相應的評估方法亦陸續發展出來。本實驗以「Al-5.5Zn-2.4Mg-1.5Cu」與「Al-0.8Si-1.2Mg」兩種高強度鋁合金擠型材作為實驗材料。藉微小衝壓實驗法(small punch test,簡稱SPT)對兩種合金薄片材料(厚度介於0.4mm~0.9mm),進行系列實驗。探討鋁合金薄片材料在SPT過程之變形與破壞行為。
實驗結果顯示,兩種合金之T6時效處理試片,以不同厚度經SPT測試後,極限負載施力( ultimate apply load) 皆隨試片厚度增加而呈現測值越大之趨勢;以線性迴歸方式分析其影響係數,可發現Al-5.5Zn-2.4Mg-1.5Cu材料之係數值,明顯大於Al-0.8Si-1.2Mg材料。
以雙滾輪式(twin roller)軋延機分別對實驗材料進行冷軋(cold rolling)。結果顯示,以滾軋薄化之Al-5.5Zn-2.4Mg-1.5Cu材料,其塑性變形極限出現於厚度軋延率為25%時;當軋延率大於此值,試片出現明顯裂紋。相較之下,Al-0.8Si-1.2Mg材料的極限軋延率則為55%。進一步探討冷軋作用對實驗材料之機械性質與破壞現象之影響,取不同軋延率試片,進行SPT實驗,並由SEM觀察破壞形貌。結果顯示,兩種合金被冷軋薄化後,再行塑性成型時,其變形與破斷行為均與軋延率呈現明顯關聯性。以軋延率為主導因素,可區分SPT之破壞型態為I、II兩種類型。I型為輕量軋延後SPT結果,主要出現酒窩型延性破斷面。當軋延率大於臨界值後,出現II型破壞型態,混有類似脆性破斷現象。觀察試片剖切面顯微組織,大量冷軋後薄片,內部已存有許多缺陷(微裂紋、微孔),承載外力的有效區域減少,在低極限負載作用下,主、次要裂紋提早串接,以至於裂紋路徑轉折複雜。

This study is aimed to evaluate the fracture toughness of high strength aluminum alloy with various thicknesses (thin slice 0.4mm~0.9mm).A simply theoretical model was proposed with the detailed fractography, the plastic deformation and load–displacement experimental data. The effect of the thickness on the fracture strain and fracture toughness was obtained from the theoretical model by increasing the thickness of the small punch (SP) specimens. The result showed the fracture strain and the fracture toughness increased.
A series of experimental procedures have been performed to evaluate the effect of the cold rolled ratio on the load–deflection curves, the fracture strain and fracture toughness of the specimens by small punch test. With the results for different reduction ratio of samples, the damage model based on fracture phenomena was proposed and two kinds of damage region which combines fracture strain criterion and fracture energy density criterion were performed to describe the procedure of crack propagation and failure process.
Combination the theoretical and experimental results, the new method used in this study showed that it could achieve good manufacture product with less effort.

誌謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機及目的 3
第二章 理論文獻 4
2-1 鋁合金簡介 4
2-1-1 鋁及鋁合金之運用 5
2-1-2 鋁合金熱處理 7
2-1-3 Al-5.5Zn-2.4Mg-1.5Cu鋁合金 9
2-1-4 Al-0.8Si-1.2Mg鋁合金 10
2-2 軋延處理對材料機械性質之影響 11
2-3 沖壓製程 12
2-4 微衝壓試驗 15
第三章 實驗方法 18
3-1 實驗材料與實驗流程 18
3-2 實驗方法 22
3-2-1 試片準備 22
3-3 分析方法及設備 27
第四章 結果與討論 29
4-1 實驗材料Al-5.5Zn-2.4Mg-1.5Cu之結果分析 29
4-1-1 7075金相觀察 29
4-1-2 7075微衝壓試驗 33
4-2 實驗材料Al-0.8Si-1.2Mg之結果分析 37
4-2-1 6061金相觀察 37
4-2-2 6061微衝壓試驗 39
4-3實驗材料SPT之流變行為 43
4-3-1 7075鋁合金流變行為 43
4-3-2 6061鋁合金流變行為 43
4-4綜合討論: 44
4-4-1 SPT之流變行為比較 44
4-4-2 SPT變形與破壞型態 46
第五章 結論 48
參考文獻 49


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