電子束銲接的微織構分析

4.3.1 電子束銲接法銲道微織構分析

對於銲接而言，其就是熔化與凝固的一種過程，與一般金屬鑄造大同小異，

晶粒成核或成長都是因應熱流方向來發展，進而形成織構特性，而其主要差異在 於熱流的方向，對銲接而言熱流方向是隨時在改變的而不像鑄造是固定的，故以 下就以熱流方向來分析造成銲接後的織構特性。根據文獻，對於一般凝固後晶粒 的方向，主要都依最密堆積方向，因其不易因為成長而消失，而在鎂合金中其最 密堆積方向在<112⁻0>，故先推測其凝固後取向應依照此方向。

根據電子束的銲接型態，我們將熱流分為WD、TD 與 ND 三種方向來討論，

此三種熱流方向均會對銲道織構造成影響，故就銲道不同位置，依此三種熱流方

向對於各部位之織構影響的大小與關係來分析。

就AZ61-16 此組試片，根據實驗所得極圖可知，其主要織構為：

>

< ⁻

−1} 1012 1

10

{ TD // [112⁻0] (a)

>

< ⁻

−1} 1010 2

11

{ ND∧ [112⁻0]∼15 ^o (b)

>

< ⁻

−0} 1122 1

10

{ WD∧ [112⁻0]∼30 ^o (c) 在銲道上部，呈現以(a)(c)為較強，(b)較弱。在銲道中部，則為通通都存在且相 較於上部呈現較弱趨勢。在銲道下部，則為(b)較為強，(a)仍存在，(c)已經非常 微弱，如圖 3-32 所示。

對於熱流方向來作分析，因WD、TD、ND 三方向熱流對銲道織構的影響性 均存在，以下便逐一分析，取出與實驗相近的情況說明：

(1) 若受到WD 和 TD 方向熱流合力的影響的話，其凝固晶粒方向應該在 WD 與TD 組成的平面上的<112⁻0>方向上，且與 WD 方向成某個角度，如圖 4-3(a) 所示，這種情況與實驗所得到的(101⁻0)<112⁻2>織構相互吻合。

(2) 若單純受到TD 方向熱流，則其凝固方向<112⁻0>應該平行於TD 方向，如 圖 4-3(b)所示，這種情況與實驗所得到的(101⁻1)<101⁻2>織構相互吻合。

(3) 若單純受到ND 和 TD 方向熱流合力的影響的話，其凝固晶粒方向應該在 ND 與 TD 組成的平面上的<112⁻0>方向上，且與ND 方向成某個角度，如 圖 4-3(c)所示，這種情況與實驗所得到的(112⁻1)<101⁻0>織構相互吻合。

故根據實驗結果和熱流的分析，便可做以下推論，如圖 4-4 所示：

(1) 在AZ61-16 銲道上部時，因 WD、TD、ND 三方向熱流對銲道上部織構的影 響性均存在，故三種織構均存在。再者，因為位於銲道上部，故WD 和 TD 方向熱流的影響效應大於ND 方向，所以在上部織構裡呈現，由 WD 和 TD 方向熱流合力造成的(101⁻0)<112⁻2>織構與由TD 方向熱流造成的

>

< ⁻

−1) 1012 1

10

( 的織構特性較強，而由ND 和 TD 合力造成的(112⁻1)<101⁻0>

織構則呈現較弱的現象。

(2) 在AZ61-16 銲道中部時，因 WD、TD、ND 三方向均無較明顯強弱的效應，

故成長時無較強的擇優取向，導致成長時均有所長，而使銲道中部織構呈現 出較弱且均存在的現象。

(3) 在AZ61-16 銲道下部時，則此時 WD 方向的熱流影響很小，故主要考慮 TD 和ND 方向的熱流影響，故在銲道下部織構呈現，由 ND 和 TD 熱流合力形 成的(112⁻1)<101⁻0>織構較強，以及由TD 方向熱流造成的(101⁻1)<101⁻2>織 構，而由WD 和 TD 造成的(101⁻0)<112⁻2>織構幾乎消失不見的現象。

另外值得注意的是，跟據圖 3-32 的統計可發現，TD 方向的熱流無論在上、中、

下三區域，對織構特性均有影響存在；而WD 方向的熱流效應，則隨著銲道位 置下降而逐漸減小，這與ND 方向的熱流效應隨著銲道位置下降而逐漸變大的現 象恰恰相反。

4.3.2 銲接速度對於銲道微織構的影響

隨著銲速的改變，銲速越快，則熱輸入量越小，相對下冷卻速率也較快。故 由圖 3-34 可知，在AZ61-16、AZ61-20 與 AZ61-35 相較下，其主要織構大都相 同，較為不同的便是在銲道上部時，銲速 20 mm/s 和 35 mm/s 的銲道裡(即冷卻 速率較快的情形下)，由WD 和 TD 形成的(101⁻0)<112⁻2>織構特性相當微弱。

由此可以瞭解，當冷卻速率越快時，WD 方向的熱流效應似乎變的非常小，而主 要都由ND 和 TD 方向的熱流主導。此外，對於銲速較小時，因不同部位試片彼 此間的相關性較大，故織構特徵呈現交互影響的現象，而不像我們所取的 AZ61-16 試片中，差異較明顯。

4.3.3 合金元素對於銲道微織構的影響

隨著成分合金的改變，由AZ31 和 AZ61 的試片比較發現，並無明顯因為成 分改變而形成新的織構特性，主要造成的差異仍是冷卻速率的差異導致的織構強 弱變化。因隨合金成分Al 含量的增加，其冷卻速率呈現 AZ31 > AZ61 > AZ91 的現象，再加上銲深也隨Al 含量的增加而變深，所以可已發現在 AZ31-16 與 AZ61-16 相較下，顯的在 AZ61 中的三個主要織構，其上、中、下個部位的差異 性較大，且強弱隨區域變化的趨勢也較明顯；而在AZ31 中則因冷卻率快，在加 上銲深較淺，故在上、中、下三區域中，顯的織構特性相當類似，難以區分強弱，

故重疊性較高。