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研究生:趙上億
研究生(外文):Shang-IChao
論文名稱:錫鉛合金方向性凝固製程之研究
論文名稱(外文):Study On Directional Solidification Processing Of Lead-Tin Alloy
指導教授:趙隆山
指導教授(外文):Long-Sun Chao
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程科學系專班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:方向性凝固錫鉛合金顯微結構巨觀及微觀金相組織
外文關鍵詞:Directional SolidificationTin-Lead AlloyMicrostructureMacro and Micro structures
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鑄造技術已有數千年的歷史,而隨著時代的進步,對於材料的使用環境限制更加是嚴苛,材料的特性與強度提升需求增加,而在鑄造的凝固過程中,溫度與濃度場的變化會影響材料的顯微結構,而顯微結構之控制更是改善其機械性質及物理特性的關鍵所在。一般的鑄造過程不易控制凝固結構之型態,最多只能改變晶粒大小,而方向性凝固與單晶成長是屬於高難度的鑄造技術。於此方向性凝固之實驗研究中,以錫鉛合金為鑄件材料,採用四種不同的實驗模式來探討,不同加熱器溫度、載台下降速率、冷激銅盒入口水溫與鑄件模具,對於方向性凝固的影響。並透過光學顯微鏡觀察其巨觀及微觀金相組織,藉以探討其枝狀晶之優選方向控制情形、鑄件晶粒尺寸及對晶體成長的束縛控制及對其溫度梯度、成長速率之間的影響,由其分析結果,希望能進一步掌握方向性凝固之控制機制。
The casting skill has been developed for several thousand years. With the progress of time, the environment of application becomes more severe and hence the promotion requirements of material properties and mechanical strength increase. In a casting process, the temperature and concentration fields affect the microstructures of materials, which directly influence the mechanical and physical properties. The morphology of solidification microstructure is difficult to control in a casting process, while the grain size can be easily changed. The directional solidification and the growth of single crystal are the advanced casting techniques. In this experimental study of directional solidification, lead-tin alloy is used as the casting material and four experimental models with different heat temperatures, descending speeds of platform, water temperatures of copper chill are utilized to analyze their effects on the directional solidification. The microstructures are observed by using an optical microscope. The macro and micro structures are employed to investigate the influences of the four models on the control of preferred dendritic direction, the grain size, the constraint of dendritic growth, the temperature gradient and the growth rate. From the analysis results, it is expected to help the further grasp of the controlled mechanism of directional solidification.
摘要..Ι
Abstract..II
致謝..III
目錄..IV
表目錄..VI
圖目錄..VII
第一章 緒論..1
1-1 研究動機..1
1-2 文獻回顧..3
第二章 方向性凝固理論模..5
2-1 凝固過程..5
2-1-1 成核階段..6
2-1-2晶粒成長與侵犯階段..7
2-1-3 晶粒成長型態..8
2-2 方向性凝固模式..9
2-3 實驗模式..10
第三章 實驗設備與方法..11
3-1 實驗設備..11
3-1-1熱電偶點焊與氫氧焰氣焊設備..12
3-1-2熔解爐..12
3-1-3方向性凝固載台與冷激端設備..12
3-1-4 加熱及溫度控制設備..13
3-1-5 鑄件外模..14
3-1-6溫度擷取設備..14
3-1-7 恆溫循環水槽..15
3-2 方向性凝固實驗之機構設計..15
3-2-1 實驗模式Case A..16
3-2-2 實驗模式Case B..17
3-2-3 實驗模式Case C..17
3-2-4 實驗模式Case D..17
3-3 觀察金相顯微組織之實驗..17
3-3-1 金相觀察之實驗設備..18
3-3-2 金相顯微組織的觀察..19
3-4 實驗數據整理與計算..21
第四章 結果與討論..23
4-1 鑄件之巨觀金相組織觀察..24
4-2 鑄件之微觀金相組織觀察..26
4-2-1 橫截面之金相晶粒數目計算分..26
4-2-2 縱切面之微觀金相組織分類..28
4-3 鑄件之溫度量測比較..29
4-3-1 溫度梯度分析觀察..30
第五章 結論..31
5-1 巨觀金相組織觀察..31
5-2 微觀金相組織觀察..32
參考文獻..33
附錄A 晶粒數隻取樣方式..100

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