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鋁-鎂合金拉伸與振動破壞特性之摩擦攪拌效應研究

為了解決ig儲存原始照片的問題，作者黃國聰 這樣論述：

鋁-鎂合金板材是汽車、船舶與航空器常用的輕金屬，實際應用時因上述交通工具體積龐大，不可避免地遭遇板材成形與振動破壞問題。因此，本研究以固態攪拌技術，摩擦攪拌鋁-鎂合金，藉攪拌過程產生之晶粒細化提升板材強度與振動裂縫傳播阻抗。本論文以鋁-鎂合金為試料，研究試料經摩擦攪拌後的接合性質，並進一步探討鋁-鎂合金固溶強化、再結晶粒徑及加工前處理之拉伸及振動破壞特性的摩擦攪拌效應。本研究進行之拉伸試驗，攪拌試片之應力-伸長率曲線皆呈鋸齒狀特徵(PLC效應)的跳動，而經共振試驗得到之攪拌試片D-N曲線(偏移量與振動週期)變化可區分成兩階段：stageⅠ，試片因加工硬化，偏移量隨振動次數增加上升，裂縫於此時

形成並成長；stageⅡ，裂縫已相當長，並向內部延伸，試片共振頻率開始下降，即振動台振動頻率已偏離試片之原始共振頻率。本研究探討5052H34經摩擦攪拌接合後產生之熱影響部對試片的影響以及攪拌區之微觀演變。橫跨整個接合部之垂直攪拌方向的拉伸試片，其拉伸斷裂處出現在熱影響區；而平行部完全取自攪拌方向(攪拌區內)之試片，其拉伸延性則因微細等軸晶粒而提升。摩擦攪拌接合後再施以振動試驗，結果顯示，攪拌區之微細等軸晶粒可得到良好接合效果。本研究且探討固溶鎂含量之多寡對摩擦攪拌鋁-鎂合金之影響，結果顯示，與未經攪拌之母材試料相比較，不同鎂含量之試料經摩擦攪拌，各試料之拉伸強度與延性皆可因攪拌區之晶粒細化而

提升。由振動試驗之裂縫傳播行為可知，隨鎂含量增加，方位取向之滑移帶變形受抑制，裂縫轉折程度有降低傾向，較高鎂含量試片(4.3Mg-FSP)之裂縫傳播較直，部份為延晶破壞，應是鎂含量增加，β相析出所導致，而低鎂含量試片(0.5Mg-FSP)在振動過程中導入大量條紋狀變形(striation)及滑移帶，裂縫轉折程度加大。另外，摩擦攪拌動態再結晶粒徑對5052鋁-鎂合金之影響亦是本文探討重點。攪拌後試片皆有動態再結晶粒細化作用，攪拌區晶粒徑隨主軸轉速增加而增大(5-16μm)。由實驗之拉伸變形阻抗顯示，降伏強度隨晶粒徑增大而降低，其定量結果符合Hall-Petch 關係方程式。振動試驗結果則顯示，攪

拌試片之振動壽命隨晶粒徑增大而降低，較高主軸轉速導致晶粒徑增大，出現部份滑移帶，使裂縫傳播速度增快，不利振動壽命。本文還探討母材前處理(退火及冷軋壓延)對摩擦攪拌5052鋁-鎂合金之影響。摩擦攪拌後，試片之拉伸均勻延性因攪拌過程之動態再結晶細晶粒而有效提升。振動試驗結果顯示，以初始偏移量為6.5mm進行振動試驗，試片振動D-N曲線之stageⅠ斜率隨軋延率增加而加大，不利振動壽命。而TEM組織解析顯示，與前退火攪拌材比較，加工前處理攪拌材其次晶粒有增大的傾向，因此，加工前處理應是振動壽命降低的主要影響因素。此外，經冷軋壓延之母材試片，因壓延過程導入大量差排交互糾結，使基地組織強化，裂縫傳播速度

因而降低。本研究經實驗與探討後得知，鋁-鎂合金經摩擦攪拌後，攪拌區之微細等軸晶粒可提升試料之拉伸延性。再者，晶粒細化亦可使晶界面積增加，阻礙振動過程之裂縫傳播速度，提升振動壽命。本研究亦發現，試料攪拌前施予完全退火，消除其儲存能，可提升振動壽命，而加工硬化型鋁-鎂合金壓延導入大量差排交互糾結，亦可提升振動破壞阻抗。