3-1 試片準備
本實驗所採用的是 A356-20%SiC 金屬基複合材料(Metal Matrix Composite)，如表 3-1 所示。將 A356-20%SiC 試片切割為 15mm×15mm×60mm 以及 17mm×17mm×60mm 兩種尺寸以符合兩種不同的 120∘轉角擠型模具。另 外將 A356 鋁合金切割為 15mm×15mm×60mm 單一尺寸。
加溫設備置於萬能試驗機平台上。常溫擠型不需加溫設備，擠型流程如下：
2.影像分析
利用 Image-Pro Plus 軟體分析各條件擠型後之試片金相照片，瞭解試片內 SiC 之分布於擠型過後改變之情形。此外，擠型後對於基材與 SiC 顆粒接面 之微結構變化也可利用此方法分析。
3.掃瞄式電子顯微鏡分析 (Scanning Electron Microscopy, SEM)
將擠型過後之試片切割成適當的大小，利用掃瞄式電子顯微鏡觀察因為擠 型而造成之試片破斷面。
表 3-1 鋁合金 A356 成分一覽表
Cu Mg Mn Fe Zn Ti Al 0.042wt% 0.436wt% 0.061wt% 0.043wt% 0.031wt% 0.167wt% Bal.
圖 3-1 模具示意圖
圖 3-2 50 噸萬能試驗機
圖 3-3 實驗流程
第四章 結果
4-1-3 改變擠型速度
200℃以及 300℃。選用的模具則是 120°轉角外弧角 30°之模具，25℃的結 果即為圖 4-1，50℃、75℃、100℃、200℃以及 300℃則為圖 4-6 至 4-10。
溫度升高對是否產生階梯狀斷裂之影響必須到 200℃以上才有不同之結 果。升溫至 200℃時，試片可以保持不斷裂而完成擠行，但是試片表面仍有 規則狀的破裂痕跡，300℃時，擠行後之試片表面破裂情形又較 200℃稍微 不嚴重。
圖 4-1 常溫下經有外弧角模具擠型之試片
圖 4-2 經無外弧角之 120°模具擠型之試片 2.75cm
3cm
圖 4-3 經 90°轉角模具擠型後之結果
圖 4-4 A356 鋁合金經擠型後試片 2.75cm
3cm
圖 4-5 提高擠型速率之試片
圖 4-6 50℃擠型試片 2.5cm
3cm
圖 4-7 75℃擠型試片
圖 4-8 100℃擠型試片
圖 4-9 200℃擠型試片
2.5cm
2.5cm
2.5cm
圖 4-10 300℃擠型試片
2.5cm
第五章 討論
擠型速率的改變，對於試片的內部情形會有影響。當擠型速率快時， (Solidus Temperature)及液相溫度(Liquidus Temperature)分別為 555℃
及 615℃，200℃、300℃已接近 0.4Tsolidus，因此細化之晶粒會因為再結晶使 得硬度持續下降。
此外，溫度造成之巨觀影響可由試片階梯狀的位移量程度得之，位移
量為相鄰之階梯破斷面移動之距離。圖 5-5 可見位移量與溫度之關係，可 見當溫度越高，位移量則會降低。
5-2 擠型試片內部 SiC 分布量分析與討論
A356-20%SiC 鋁基複合材料中，SiC 分布於基材中以強化材料，然而在 擠型過程 SiC 會有不均勻之現象產生。透過金像觀察試片內部，並利用
動，儘管如此，轉角內外側受到摩擦力的影響仍然會堆積 SiC 顆粒。轉角 外側因為擠型時試片是受到一向內側之剪應力，因此試片與內側模具壁摩 擦造成之影響較大，由圖 5-15 至 5-20 可發現在 Y=1 之處 SiC 堆積量都較 高。
5-3 破斷面 SEM 與討論
圖 5-21 為常溫下 A356-20%SiC 鋁基複合材經過有外弧角之模具擠型 後，階梯狀斷裂之破段面 SEM，低溫下，上下相鄰階梯狀破斷之兩平面互相 摩擦時，SiC 可能會脫落，圖 5-21 中箭頭所指處可見 SiC 脫落後造成之空 孔。
圖 5-22 為 100℃下 A356-20%SiC 鋁基複合材經過有外弧角之模具擠型 後，階梯狀斷裂之破段面 SEM。可以發現照片內圓圈處有 SiC 顆粒存在。與 常溫相比較，較高的溫度下，基材較軟且流動性較佳，在擠型過程中階梯 狀破斷上下兩面互相摩擦時，SiC 仍能受到基材較佳的包覆。
5-4 A356-20%SiC 鋁基複合材料中溫度對 SiC 與空孔縫隙之影響
圖 5-1 無外弧角試片經過轉角之應變示意圖
圖 5-2 有外弧角試片經過轉角之應變示意圖
圖 5-3 90°轉角模具黏土擠型流變之示意圖
圖 5-4 不同擠型溫度之試片降至室溫之硬度值 應變方向
擠型方向
圖 5-5 擠型溫度與剪切面滑移量關係
圖 5-6 切面方向及切面編號示意圖
圖 5-7 未擠型試片 XZ 面 SiC 分布圖
圖 5-8 25℃擠型試片 XZ 面 SiC 分布圖
圖 5-9 50℃擠型試片 XZ 面 SiC 分布圖
圖 5-10 75℃擠型試片 XZ 面 SiC 分布圖
圖 5-11 100℃擠型試片 XZ 面 SiC 分布圖
圖 5-12 200℃擠型試片 XZ 面 SiC 分布圖
圖 5-13 300℃擠型試片 XZ 面 SiC 分布圖
圖 5-14 未擠型試片 YZ 面 SiC 分布圖
圖 5-15 25℃擠型試片 YZ 面 SiC 分布圖
圖 5-16 50℃擠型試片 YZ 面 SiC 分布圖
圖 5-17 75℃擠型試片 YZ 面 SiC 分布圖
圖 5-18 100℃擠型試片 YZ 面 SiC 分布圖
圖 5-19 200℃擠型試片 YZ 面 SiC 分布圖
圖 5-20 300℃擠型試片 YZ 面 SiC 分布圖
圖 5-21 常溫下經有外弧角模具擠型階梯狀破斷試片破斷面
圖 5-22 100℃經有外弧角模具擠型階梯狀破斷試片破斷面
圖 5-23 SiC 與基材界面孔隙 SEM
圖 5-24 XZ 面不同擠型溫度下孔隙率變化
圖 5-25 YZ 面不同擠型溫度下孔隙率變化