大量塑性變形法

1. 可以產生擁有高角度晶界（high angle grain boundaries）的超細晶粒。

這是最重要的一點，因為只有擁有高角度晶界的超細晶粒，材料的 性質才會有定性上的改變。

2. 超細晶粒需均勻的在金屬內部形成。如此材料的性質才會較穩定。

3. 在經由大量變形後，詴體不可以被損傷或裂開。

在室溫下，利用傳統大量變形，例如，冷滾軋（cold rolling）或抽製

（drawing），人們可以明顯的改良金屬材料的微結構及性質；但是，卻無 法滿足上述的條件。而且，這些傳統的方法在變形量很大的時候，材料的 尺寸（尤其是厚度）會被嚴重的限制。

為了改善這些缺點，有些較特殊的大量塑性變形方法就被開發出來，

一般在文獻中常引起注意的方式如：高壓扭轉變形（High Pressure Torsion，

HPT）[22] （如圖2-17）、等徑轉角擠製（Equal Channel Angular Extrusion，

ECAE）[22] （如圖2-18）、循環壓縮（Cyclic Channel Die Compression，

CCDC）（如圖2-19）、往復擠型（Reciprocal Extrusion）[23]、高擠型比擠 型（High Extrusion Ratio Extrusion）[24]、累積滾壓（Accumulative Roll Bonding，ARB）[25]、多道次鍛壓（Multi-forging）[22]、反折曲伸直強化 法（Repetitive Corrugation and Straightening，RCS）[26]。

以下針對本實驗中所用來取代傳統SIMA中冷加工段的大量塑性變形 法，等徑轉角擠製（ECAE）進行介紹：

Segal 在80年代提出 ECAE 的這個想法。其目的是為了讓棒材胚料

（billet）在經過塑性變形之後，斷面積不會改變。到了90年代初期，ECAE 更進一步的被提出應用在SPD，用來產生具有次微米晶粒結構（submicron

grain）和奈米晶粒結構（nanometric grain）的金屬材料。[22]

ECAE 是利用一個模具（die），有兩個截面相同的孔徑通道，以 Φ 角 度相交，而其相交處的外側弧角為 Ψ，如圖2-18。詴件大小約與通道的大 小相同，將材料從模具上方的通道放入，經由壓桿（plunger）的擠壓，經 過轉角變形後進入另一通道。材料在經轉角時，會受到一剪變形（simple shear）[29]，因而得到很大的剪應變（shear strain），如圖2-20所示，同時 也維持棒材的橫斷面積不變。

在ECAE 的加工過程中，棒材在每一道擠製完成之後，以棒材的長軸 為旋轉軸，旋轉某個角度再進行下一道的擠製，此一步驟稱為加工路徑

（Route）。不同的加工路徑會得到不同的變形組織。 Segal [29] 與 Iwahashi 等人[30] 將路徑分為：路徑A（Route A）、路徑B（Route B）及路徑C（Route C）。Furukawa [31]更進一步把路徑 B 細分為路徑 BA、路徑 B_C。各路徑

度。由此可以看出相對於傳統加工方式，ECAE 法有許多優點。

Jufu Jiang[32] 利用等徑轉角擠製的方法製備AZ91D的半固態胚料，發 現對鎂合金在半固態時的晶粒組織有很好的球化與細化效果，當加熱溫度 和持溫時間固定時，隨著擠壓次數的增加，即胚料獲得更多的應變量，半 固態溫度下的晶粒尺寸減小，同時球化的效果也更好。另外用此法製備的 胚料進行觸變鑄造後的成品，在拉伸強度與伸長率上比傳統SIMA法所得到 的成品都有明顯提昇。

Young Buem Song[33]利用多道次鍛壓（Multi-forging）來取代SIMA法