第一章 序論
1-1 研究背景
目前全球都在推廣環保議題，很多新型產品之設計都在追求輕量 化、節約能源、減少二氧化碳排放，以及高度可回收等優點，輕金屬 材料能符合以上對環保的訴求，並可用來製作出比以往更優越的產品。
目前輕金屬的應用領域包含交通運輸工具、民生用品、資訊以及 3C 產品等。
常用的輕金屬主要有鋁、鎂、鈦。鎂合金因質輕、堅固、美觀、
防電子波干擾等優點，近年最受輕金屬產業所重視。鎂合金比重為 1.8，約為鋁合金的 2/3、鐵的 1/4，比重略高於塑膠材料，但強度卻 比塑膠材料高。除此以外，鎂合金的優點還有良好表面質感、耐磨耗 性、散熱性、熱傳導率。鎂合金優越之熱傳導率和機械強度，適合用 於製造機械內部零件或外殼。近年電訊通訊等產品對散熱及外殼減薄 的需求越來越高，一部份產品的機殼及內部結構零件已由鎂合金取代 原來之工程塑膠材料。
鎂合金優點良多，然而目前應用最廣泛的輕金屬材料仍然是鋁合
2 (Semi-Solid Metal Forming，SSF) [2]技術迅速發展。半固態成形是把 具有非樹枝狀球狀晶粒之金屬材料胚料加熱至半固態溫度區間加工 成形，其特殊之流變特性及球狀晶粒有利於成形和製造更好的工件。
早期的半固態成形技術以觸變成形(Thixo-Forming)為主，但觸變 成形在技術上仍有些問題需要剋服，後來相繼發展出其它半固態成形
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技術。目前半固態成形技術可分為以下四種：流變鑄造(Rheo-Casting)、
流變射出成形(Rheo-Molding)、觸變鑄造(Thixo-Casting)與觸變射出成 形(Thixo-Molding)。其中觸變鑄造因製程較簡單，且設備成本較低，
被認為適合商業化之應用。
半固態成形技術主要分為兩個階段：第一階段為製備升溫到半固 態下具有非樹枝狀的球狀晶胚料；第二階段為把製備好之胚料加熱到 半固態進行成形。半固態成形技術關鍵為製造出具非樹枝狀之球狀晶 胚料，其中以應變導引熔漿活化法( Strain-Induced Melt Activation，
SIMA ) [3]製程簡單，設備需求低，最合乎成本效益。
鎂合金因 HCP 結構滑移性較差，利用傳統之 SIMA 製程加工會 容易造成材料破裂，限制其變形量，後來有學者利用大量塑性變形法 (Severe Plastic Deformation，SPD) [4]取代 SIMA 法中冷加工部份，使 晶粒得到更好的細化效果，更適合應用於半固態成形，而成形工件也 具有更好之機械性質。
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5 Extrusion，ECAE) [5]取代傳統 SIMA 法中之冷加工部份，可製造出 細小、良好等軸均一化(Equiaxed)晶粒之半固態胚料，升溫到半固態 後顯微結構為非樹枝狀球狀晶，適合用於半固態成形。而目前文獻指 出經過 ECAE 之胚料，即使沒有經過持溫之過程，晶粒尺寸也有相當 程度之增大。除此以外，文獻指出經過越多道次擠製之 ECAE 半固態 胚料，能加快半固態下晶粒球狀化及與固液相分佈均勻化，但目前仍
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無法知道四道次以上之 ECAE 最適當之持溫時間。而 200 ℃、Bc-8 道次 ECAE 之胚料比其它參數之 ECAE 胚料在半固態成形時之成形 負荷有明顯下降，推測其均一化程度良好，理論上持溫時間應該能縮 短。
本研究希望透過實驗方法：
1. 建立經過多道次 ECAE 超細晶粒鎂合金試片之半固態顯微組織與 持溫時間之相對關係。
2. 驗證使用良好等軸均一化同質化(Homogenous)之超細晶粒半固 態成形用胚料，可以縮短半固態成形之升溫及持溫之時間。
3. 透過對不同持溫時間對顯微結構之觀察與進行成形實驗，找出 適合之持溫時間。
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