實驗結果與討論

4-1 最低擠製溫度測試與取樣

就文獻指出，當溫度越低時晶粒細化的效果越好，因此本實驗需要找 出在不同背壓情況下最低擠製溫度。以擠製過程中是否造成試片破裂與顯 微結構上的破斷為判斷依據。無背壓下從 200°C 開始每 10°C 降溫進行測 試。圖4-1~圖 4-5 分別為 200°C、190°C 、180°C、170°C、160°C 經測試 後的試片外觀。180°C 在試片前端有 V 型裂縫；170°C 擠製時試片前端斷 裂並卡在死點位置使試片後段能順利擠製；160°C 試片多處斷裂，因此判 定200°C 為無背壓下最低擠製溫度。圖 4-6、圖 4-7 分別為 110MPa、220MPa 下不同溫度擠製一道次後試片外觀。110MPa 下 200°C、190°C 、180°C 擠 製後試片外觀完整，170°C 擠製後試片前端出現 V 型裂縫，因此 110MPa 下最低擠製溫度為 180°C。220MPa 下 200°C、190°C 、180°C、170°C 擠 製後試片外觀完整，160°C 擠製後試片除了前端出現 V 型裂縫外，試片外 表也有多處裂痕，因此220MPa 下最低擠製溫度為 170°C 。整理後如表 4-1。

由於試片經一道次後內部晶粒分佈並不均勻，因此在取樣時以試片中 心周圍取五點進行攝影取樣，經分析後將五點去除最大值與最小值後進行 平均，所得的值則代表該試片的晶粒尺寸(表 4-2)。之後將每個參數下各試

片的晶粒尺寸進行平均得到該參數的平均晶粒尺寸(表 4-3)。

4-2 試片在同溫度不同背壓下的晶粒尺寸

圖4-8~圖 4-10 為 200°C 經一道次擠製，背壓分別為 0MPa、110MPa、

220MPa 之金相組織。經計算後得到晶粒尺寸分別為 7.62μm、8.17μm、

8.27μm。圖 4-11~圖 4-13 為 190°C 經一道次擠製，背壓分別為 0MPa、

110MPa、220MPa 之金相組織。經計算後得到晶粒尺寸分別為 7.27μm、

7.61μm、7.69μm。而圖 4-14~圖 4-15 為 180°C 經一道次擠製，背壓分別為 110MPa、220MPa 之金相組織。經計算後得到晶粒尺寸分別為 6.6μm、

7.04μm。整理後可得圖 4-16 與圖 4-17。由圖 4-16 可知在同溫度下，隨著背 越小，但是到220MPa 170°C(圖 4-18)時晶粒尺寸反而較大，由圖片中可看 出晶粒中有許多狹長且尖銳的形狀，其可能原因在於溫度過低，即使增加 220MPa 的背壓，再結晶的速度依然來不及釋放多餘的應變能，因而造成晶 粒的破碎。

4-4 晶粒尺寸之均勻度

由先前的金相圖可看出試片內部晶粒大小並不均勻，因此在比較上便 可能會依取樣位置而有所差異。我們取200°C-0MPa、180°C-110MPa 與 170

°C-220MPa 三個參數進行 4 道次路徑 A 的擠製。圖 4-19~4-21 為三參數的 顯微結構。其中可看到圖4-21 中 170°C-220MPa 在經過 4 道次擠製後內部 仍然有著晶粒大小分佈不均勻的情況。200°C-0MPa、180°C-110MPa 與 170

°C-220MPa 的部份區域在 4 道次擠製後晶粒過小，以 1000 倍率的光學顯微 鏡也無法良好的進行觀察，因此無法進行晶粒尺寸的計算。

表4- 1 各參數擠製後試片是否完整

Back pressure

Temperature 0MPa 110MPa 220MPa

200˚C Y Y Y

190˚C Y Y Y

180˚C N Y Y

170˚C N N Y

160˚C N N

表4- 2 各試片取樣之平均晶粒尺寸

表 4- 3 各參數下平均晶粒尺寸

Back pressure

Temperature 0MPa 110MPa 220MPa

200˚C 7.62μm 8.17μm 8.27μm 190˚C 7.27μm 7.61μm 7.69μm 180˚C N 6.60μm 7.04μm 170˚C N N 8.98μm

160˚C N N N

圖4- 1 200°C 無背壓下試片外觀

圖4- 2 190°C 無背壓下試片外觀

圖4- 3 180°C 無背壓下試片外觀

圖4- 4 170°C 無背壓下試片外觀

圖4- 5 160°C 無背壓下試片外觀

(a) 200°C (b)190°C

(c) 180°C (d)170°C 圖4- 6 110MPa 不同溫度下各試片外觀

(a) 200°C (b) 190°C (c) 180°C

(d) 170°C (e) 160°C 圖 4- 7 220MPa 不同溫度下各試片外觀

圖 4- 8 200°C-0MPa 顯微結構

圖4- 9 200°C-110MPa 顯微結構

圖4- 10 200°C-220MPa 顯微結構

圖 4- 11 190°C-0MPa 顯微結構

圖4- 12 190°C-110MPa 顯微結構

圖4- 13 190°C-220MPa 顯微結構

圖4- 14 180°C-110MPa 顯微結構

圖4- 15 180°C-220MPa 顯微結構

Grain size (μm)

200°C 190°C 180°C

圖 4- 16 同溫度不同背壓的晶粒尺寸

6.5

175 180 185 190 195 200 205

Temperature (°C)

Grain size (μm)

0MPa 110MPa 220MPa

圖 4- 17 同背壓不同溫度的晶粒尺寸

圖 4- 18 170°C-220MPa 顯微結構

圖4- 19 4 道次 200°C-0MPa 顯微結構

圖 4- 20 4 道次 180°C-110MPa 顯微結構

(a)

(b)

圖4- 21 4 道次 170°C-220MPa 顯微結構(同試片不同區域)