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實驗方法

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3­1  實驗材料 

將鎂、鋰、鋁以及其它微量合金元素依照一定比例進行熔煉,其 成份如表一,熔煉之後所得的鑄錠其直徑為 10 吋、長 50 ㎝,而後再 進行擠製,擠製後形成約寬 11 ㎝、厚度 1 ㎝的長條形擠件,其擠壓 比(Extrusion Ration)如下所示:

R=A0/Af=28.6 (4)

A0:擠錠截面積=10·10·π=314.2 Af:擠件截面積=1·11=11

此板片即為本次研究中所使用的材料 LAZ1110 及 LAZ1110+Sc。

研究的試樣經感應耦合電漿分析儀分析 Li、Sc 含量,及經火花 放射光譜分析儀(Spark Optical Emission Spectrometry ,Spark-OES) 執行 Zn、Al 成分定量分析,綜合分析結果如表 1 所示(wt%):

3­2  實驗設備 

本實驗中所使用之實驗設備有帶鋸機、砂帶機、油浴爐、研磨機、

拋光機、維氏硬度機,使用化學分析電子儀(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, ESCA)和感應耦合電漿分析儀(Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometer,ICP-AES)分析特定元素,並

以光學顯微鏡(Optical Microscopy, OM)對試片進行微結構觀察,X 光 粉末繞射儀(X-ray Diffractometer, XRD)則用以確認不同處理狀態下 的析出相,並探討時效熱處理對顯微結構、機械性質、強化相及其機 構之影響。上述之儀器如圖 3-1 至圖 3-13 所示。

3­3  實驗步驟 

將擠件分別裁切成適當大小的金相試片、熱處理與硬度試片、

X-ray 試片。金相試片用於觀察微結構,首先將試片研磨、拋光及腐 蝕,而後以光學顯微鏡觀察微結構。熱處理與硬度測試試片則是進行 時效硬化處理和維氏硬度試驗,並使用 X 光粉末繞射儀探測其化合 物變化。先將試片做固溶處理以及時效硬化處理,再以維式硬度機測 試硬度。

3­4  金相觀察 

將試片依序以#80、#120、#240、#400、#600、#800、#1000、#1200、

#1500、#2000 砂紙的研磨機進行濕式研磨,研磨過程以磨除上一號 之刮痕為更換下一號砂紙的基準。過程中須保持研磨為同一方向,在 更換成下一號之砂紙時則轉換研磨方向與刮痕方向垂直。接著以 1 m 之氧化鋁粉和裝備有軟材用拋光布的拋光機進行拋光,拋光至砂紙所 遺留之刮痕清除即完成。待研磨及拋光之過程完成後,以成分為 5g

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picric acid+10ml acetic acid+95ml ethyl alcohol 的腐蝕液,進行 5~10 秒的腐蝕,另外要腐蝕 XZ 平面之腐蝕液須採用成分為 5g picric acid

+10ml acetic acid+95ml ethyl alcohol+15ml distilled water,腐蝕時間 約為 1~5 秒。而後以光學顯微鏡下觀察金相。

觀察金相須注意目鏡與物鏡組合所得到的放大倍率,在本研究中 所觀察的金相倍率分別為 50、100、200、500 倍。其放大倍率從金相 圖上以光學尺所顯示的倍數為準,並可得晶粒大小。在腐蝕的過程 中,若是將腐蝕液濃度比例提高為兩倍,則會形成過腐蝕的情況;將 腐蝕液濃度比例降低為原本之一半,則會有腐蝕不足的情況出現。

3­5  熱處理 

將試片放入加溫爐,設定使加溫爐在 300℃及 400℃兩種處理溫 度下持溫 1 小時,接著將試片從加溫爐取出做淬火的動作,即完成固 溶處理(Solution-Treatment)。固溶處理完後分別將試片置於室溫、

50℃、100℃之溫度,以 1 小時、3 小時、5 小時、8 小時為參數進行 人工時效處理,即完成時效硬化處理。

3­6  硬度試驗 

將完成固溶處理與人工時效之試片以維氏硬度機測試硬度。試片 必須保持平整,若有毛邊須用研磨機或是砂輪機去除,使測試的誤差

降至最小。通常取樣 6~8 點,再將取樣後所得之硬度資訊去掉過大及 過小的結果,取平均值即為最後的實驗數據。在此論文中分別對擠製 後、擠製後固溶處理、擠製且固溶後時效處理等試片進行硬度試驗。

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