臺灣博碩士論文加值系統

本研究藉由光學顯微鏡（OM）、掃描式電子顯微鏡（SEM）、X光繞射儀（XRD）、微硬度試驗機、拉伸試驗機及恆電位儀，來探討Mg-8 Li（L8）、Mg-8 Li-2 Al（LA82）、Mg-8 Li-2 Al-0.3 Mn (LAM820)、Mg-8 Li-2 Al-0.3 Zr (LAK820)、Mg-8 Li-2 Al-0.3 Cr (LAR820)、Mg-8 Li-2 Al-0.3 Zr-0.3 Cr-0.3 Mn (LAMKR82000)六種雙相鎂鋰合金之機械性質與抗腐蝕性；研究結果顯示，添加2wt% Al之 LA82合金經固溶、淬水後，合金之β相會因室溫時效而析出AlLi相，使合金呈現析出強化之效果，使其室溫拉伸強度及品質指數皆明顯優於L8合金。若在LA82合金內微量添加0.3%之Mn、Zr、Cr等過渡金屬元素 時，Mn可提升合金α相加工強化之效果，但對於β相並無幫助。Zr可稍微提升合金β相之強度，及合金α相和β相之加工強化效果，並可使合金β相高溫強度稍為提升。添加Cr可使合金β相強度獲得較明顯提昇，並使合金β相具較佳加工強化效果，且對提升合金β相高溫強度之效果較為顯著。
於3.5wt% NaCl水溶液中抗蝕性測試結果顯示，於L8合金中添加2 wt% Al可改善L8合金之抗蝕性，而微量添加過渡金屬元素Mn、Zr、Cr對合金提升抗蝕性幫助不明顯，須藉由同時添加多種元素於合金中，提升抗蝕性效果才較明顯。
ABSTRACT

In this study room and elevated temperature mechanical properties and corrosion properties in Mg-8 Li（L8）, Mg-8 Li-2 Al（LA82）, Mg-8 Li-2 Al-0.3 Mn (LAM820), Mg-8 Li-2 Al-0.3 Zr(LAK820), Mg-8 Li-2 Al-0.3 Cr(LAR820) and LAMKR82000 (Mg-8 Li-2 Al-0.3 Mn-0.3 Zr-0.3 Cr) alloys are investigated by using OM, SEM, XRD, micro-hardness tester, tensile tester and potentiostat. The results showed that the addition of 2 wt% Al into L8 alloy to produce LA82 alloy exhibits better room temperature tensile strength and the quality indices than L8 by precipitation of AlLi compound in β phase. The minor additions of Mn, Zr, and Cr into LA82 alloy show a variety improvements in the Mg-Li-Al alloy. Among them, Mn improves the work hardening effect of α phase. Zr improves lightly the strength of β phase and the work hardening effect of αand β phases. Cr improve the strength of β phase and the work hardening effect of β phase.
According to the result of polarization curve in 3.5 wt% NaCl solution it showed that the addition of 2 wt% Al, 0.3 wt% Mn, 0.3 wt% Zr and 0.3 wt% Cr into L8 alloys to produce the LAMKR82000 alloys exhibits higher corrosion resistance than rest Mg-Li alloys.

目錄
中文摘要.i
英文摘要.ii
目錄.iii - v
表目錄iv
圖目錄.vii -xi


第一章 導論.1
第二章 文獻回顧.4
2.1鎂合金簡介.4
2.2合金元素對鎂合金性質之影響.5
2.3鎂鋰合金之發展.9
2.4鎂合金之腐蝕行為20
2.4.1 鎂的腐蝕20
2.4.2 添加合金元素對鎂合金腐蝕之影響20
2.4.3 環境對於鎂合金腐蝕的影響21
第三章 實驗步驟22
3.1 合金熔煉與試片製備.22
3.1.1 合金熔煉.22
3.1.2含Mn、Zr及Cr合金鑄錠之高溫時效23
3.1.3 熱機處理24
3.1.4 化學成分分析24
3.1.5室溫時效分析24
3.2 金相觀察25
3.3 EPMA/WDS定量分析25
3.4 X光繞射（XRD）分析26
3.5 拉伸測試26
3.6 電化學試驗27
第四章 結果與討論28
4.1 鎂鋰合金顯微組織觀察28
4.1.1光學顯微組織28
4.1.2 SEM顯微組織31
4.2 X-ray 繞射分析31
4.3機械性質量測34
4.3.1室溫時效硬度曲線量測34
4.3.2室溫滾軋前後合金整體硬度變化37
4.3.3室溫滾軋前後合金個別α、β相硬度變化38
4.3.4 室溫拉伸性質41
4.3.5品質指數(Quality Index)43
4.3.6 100℃拉伸性質44
4.4抗蝕性分析45
第五章 結論47
第六章 參考文獻49

表目錄
表2.1 鎂合金元素命名表[1]55
表3.1六種鎂鋰合金之ICP-OES成份分析56
表3.2 LAMKR82000合金之EPMA成份分析57
表4.1 六種鎂鋰合金室溫及100℃拉伸性質58
表4.2室溫時效後各種鎂鋰合金腐蝕電流密度(Icorr)與腐蝕電位(Ecorr)60


圖目錄
圖2.1 鎂鋰合金相圖[2]61
圖2.2 鎂鋁合金相圖[2]61
圖2.3 鎂鋅合金相圖[2]62
圖2.4 鎂鋯合金相圖[2]62
圖2.5 鎂鉻合金相圖[51]63
圖2.6 鋁鉻合金相圖[2]63
圖2.7合金元素對鎂在3％NaCl 水溶液中腐蝕速率的影響[40]64
圖2.8鋰鉻合金模擬相圖[49]65
圖2.9鎂錳合金相圖[2]66
圖2.10 鋰鋯合金相圖[2]66
圖2.11 鋁鋯合金相圖[2]67
圖3.1 實驗流程圖68
圖3.2 真空/氣密熔煉爐68
圖3.3 LAMKR82000液態氮加速冷卻/空氣冷卻350℃時效硬度圖69
圖3.4可調速滾軋機70
圖3.5感應耦合電漿放射光譜分析儀70
圖3.6 Future-Tech FM-7 微硬度機 71
圖3.8 Nikon-Optiphot 光學顯微鏡 72
圖3.9 JEOL 5600 掃描式電子顯微鏡73
圖3.10 JEOL-8200 EPMA73
圖3.11 X，Pert Pert PANalytical X光繞射分析儀74
圖3.12 飛輪式高速沖壓機 75
圖3.13 拉伸試片規格75
圖3.14 Hung-Ta HT 8150 拉伸試驗機76
圖3.15 EG＆G 362 恆電位儀76
圖4.1 各種熱處理狀態下L8合金之光學顯微結構：(a)鑄造，(b)熱滾軋後於350℃持溫一小時，(c)熱滾軋後於350℃持溫一小時、淬水，進行室溫時效48小時。77
圖4.2 各種熱處理狀態下L10合金之光學顯微結構：(a)鑄造，(b)熱滾軋後於350℃持溫一小時，(c)熱滾軋後於350℃持溫一小時、淬水，進行室溫時效48小時。78
圖4.3 各種熱處理狀態下LA82合金之光學顯微結構：(a)鑄造，(b)熱滾軋後於350℃持溫一小時，(c)熱滾軋後於350℃持溫一小時、淬水，進行室溫時效48小時。79
圖4.4 各種熱處理狀態下LAM820合金之光學顯微結構：(a)鑄造，(b)熱滾軋後於350℃持溫一小時，(c)熱滾軋後於350℃持溫一小時、淬水，進行室溫時效48小時。80
圖4.5 各種熱處理狀態下LAK820合金之光學顯微結構：(a)鑄造，(b)熱滾軋後於350℃持溫一小時，(c)熱滾軋後於350℃持溫一小時、淬水，進行室溫時效48小時。81
圖4.6 各種熱處理狀態下LAR820合金之光學顯微結構：(a)鑄造，(b)熱滾軋後於350℃持溫一小時，(c)熱滾軋後於350℃持溫一小時、淬水，進行室溫時效48小時。82
圖4.7 各種熱處理狀態下LAMKR82000合金之光學顯微結構：(a)鑄造，(b)熱滾軋後於350℃持溫一小時，(c)熱滾軋後於350℃持溫一小時、淬水，進行室溫時效48小時。83
圖4.8 六種鎂鋰合金鑄錠SEM組織 (a)L8 ， (b)LA82 ， (c)LAM820 ， (d)LAK820 ， (e)LAR820 ， (f)LAMKR8200084
圖4.9六種鎂鋰合金板材經室溫時效48小時後SEM組織 (a)L8 ， (b)LA82 ， (c)LAM820 ， (d)LAK820 ， (e)LAR820 ， (f)LAMKR82000 85
圖4.10(a) L8合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時後X-ray繞射圖。 86
圖4.10(b) LA82合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時後X-ray繞射圖。 86
圖4.10(c) LAM820合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時後X-ray繞射圖。 87
圖4.10(d)LAK820合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時後X-ray繞射圖。 87
圖4.10(e)LAR820合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時後X-ray繞射圖。 88
圖4.10(f)LAMKR82000合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時後X-ray繞射圖。88
圖4.11(a) L8及LA82合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時之時效硬度圖。89
圖4.11(b) LAM820及LAK820合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時之時效硬度圖。90
圖4.11(c) LAR820及LAMKR82000合金板材經350℃固溶一小時、淬水、及室溫時效48小時之時效硬度圖。 91
圖4.12 (a)六種鎂鋰合金板材經室溫時效後於室溫下加工(i) 0%及(ii)30%之整體硬度 92
圖4.12 (b)六種鎂鋰合金板材經室溫時效後於室溫下加工(i) 0%及(ii)30%個別α相及β相硬度93
圖4.13 (a)鎂鋰合金板材經室溫時效後於室溫下加工(i) 0%及(ii)30% 之抗拉強度 94
圖4.13 (b)鎂鋰合金板材經室溫時效後於室溫下加工(i) 0%及(ii)30% 之延伸率95
圖4.13 (c)鎂鋰合金板材經室溫時效後於室溫下加工(i) 0%及(ii)30% 之品質指數96
圖4.14 (a)六種室溫時效後之鎂鋰合金的室溫及100℃抗拉強度97
圖4.14 (b)六種經室溫時效後之鎂鋰合金的室溫及100℃延伸率98
圖4.14 (c)六種經室溫時效後之鎂鋰合金的室溫及100℃品質指數99
圖4.15 (a)鎂鋰合金之腐蝕電位100
圖4.15 (b)鎂鋰合金之腐蝕電流101

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