應變至 1.1 時之鎂合金與數種鋁合金比較

將數種鋁合金於不同變形條件下，應變至 1.1 時的裂孔發展情形，整理在表 4-8。比較可以發現，本實驗所經過熱機處理後的 AZ31 鎂合金，在中低溫，有 著比鋁合金較少的裂孔體積分率，且裂孔成長速率也比鋁合金低，即使有著相近 的 m 值。至於會造成這結果的原因，由於這些論文相關微結構資料並不足夠加 以比較，但筆者推論，可能起因晶粒大小，動態再結晶發生以及有無堅硬二次析 出相等因素有關。例如，同樣是鋁合金，Al-Mg-Mn-Cu 合金比表 4-8 所列兩種合 金有著更高的裂孔體積分率，即使在較高溫度與較低應變速率下變形，只因此合 金散佈堅硬二次析出相。所以，要比較鎂與鋁合金的裂孔發展比較，要考量起始 的微結構相同，並在相同變形條件下做比較，如此才能準確做出鎂與鋁合金因其 特性差異，對裂孔發展影響的研究，這也是將來值得做研究的一個課題。

4.7 未來努力方向

本實驗因中間一度因為儀器故障，導致實驗停頓許久，使得原本實驗所計 畫中的 AZ91 的裂孔部分無法能如期完成實驗，以方便比較對於在鎂合金中，含

有堅硬二次析出相對裂孔化的影響。對於低溫 200

^o

C，可能裂孔太過細小，致使 在光學顯微鏡下無法準確判別裂孔尺寸，以更進一步了解低溫超塑性的裂孔成長 機構，這些都是有待未來努力。另外對於材料內如有強化奈米顆粒，如新近開發 之奈米複材，其裂孔發展特性，也是有其值得探討之處。

第五章 結論

(1) AZ31 經過半連續鑄造法出來的鑄錠，在 280

^o

C~330

^o

C 下，經過一次的高擠 型比，晶粒可以有效地從起始 70 µm 的晶粒細化到 2~5 µm 的晶粒。

(2) 由於擠製板材所需耗費的不均勻變形力與摩擦力高於棒材，使得在相同主推 桿力量下，板材的擠製應變速率低於棒材，進而影響到板材的平均晶粒約大 於棒材 1 µm 左右。

(3) 經過擠型後的 AZ31，在室溫下，其延展性可以達到 30~50%，抗拉強度也能 達到 330~340 MPa，均比原始鑄錠的 9%伸長量與 160 MPa 抗拉強度，明顯 地提高機械性質。

(4) 擠製後的材料在 300

^o

C，以 1x10

^-2

s

^-1

下，棒狀試片能得到最好伸長量 1000%，

具有良好高速超塑性，另外，在 200

^o

C，以 6x10

^-4

s

^-1

下，能得到最大伸長量 600%，具有良好低溫超塑性。

(5) 低的流應力與約 0.4 左右的應變速率敏感係數，兩者都暗示晶界滑移變形機 構能在超塑性變形過程中順利進行。

(6) 擠製後的材料，從低溫 200

^o

C 到高溫 400

^o

C 均能達到不錯塑性等向性，尤其 隨著溫度越高，其變形無方向性的晶界滑移與擴散潛變之變形機構，其對整 體應變的貢獻會越提高，使其異向性越低。另外在相同溫度下，隨著應變速 率越高，受到變形具方向性的穿晶差排應變對整體應變的貢獻提高，其變形 越呈現異向性。

(7) 在中溫 300

^o

C 到 400

^o

C 的超塑性變形過程中，超塑性應變誘發晶粒成長與動 態再結晶會產生一穩定的動態平衡，使其晶粒達到一個穩定大小，隨著溫度 越低與應變速率越高，此一穩定的晶粒尺寸就越小。

(8) 在相同溫度下，1x10

^-2

s

^-1

高應變速率，由於較高流應力，使其成核較容易發

生，因而在單位面積的裂孔數量高於 6x10

^-4

s

^-1

低應變速率。在相同應變速率 下，溫度越高，其在晶界滑移過程所需的擴散補償機制較能得以發揮，使其 單位面積的裂孔數量低於較低溫度。

(9) 在 300

^o

C 到 400

^o

C，不論是 6x10

^-4

s

^-1

低應變速率或 1x10

^-2

s

^-1

高應變速率，佔 據整體數量多數的小於 2 µm 的小裂孔，主導其生長的機構為擴散機構。

(10) 對於 6x10

^-4

s

^-1

低應變速率，在 300

^o

C 下，對於最大前 20 個裂孔，主導其成 長的機構由超塑性擴散機構轉換到塑性機構的臨界點，約在應變 1.2 左右，

而 400

^o

C 下，約在應變 0.7 左右。對於 1x10

^-2

s

^-1

高應變速率，不論是 300

^o

C 或 400

^o

C，對於最大前 20 個裂孔，在整個應變過程中，主導其成長的機構 都是由塑性機構所主導。

(11) 不論是 6x10

^-4

s

^-1

低應變速率或 1x10

^-2

s

^-1

高應變速率，400

^o

C 的裂孔所佔體積 分率都較 300

^o

C 高，因為高溫 400

^o

C 下，原子能得以快速擴散之故，加速了 裂孔的生長。

(12) 在 6x10

^-4

s

^-1

下，中溫 300

^o

C 的裂孔化將會是量多而尺寸小，高溫 400

^o

C 將會 是量少而尺寸大。在 1x10

^-2

s

^-1

下，高溫 400

^o

C 的裂孔所佔體積分率會稍比中 溫 300

^o

C 高 0.5%左右，裂孔尺寸會比 300

^o

C 稍大一點。

參考文獻

1. 張吉本，鍛造，第十一卷第一期 (2002)，p. 6.

2. T. G. Nieh, J. Wadsworth and O. D. Sherby, Superplasticity in Metals and Ceramics, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom, 1997.

3. 楊致富、林宏穎，工業材料，170 期 (2001)，p. 140.

4. R. Z. Vailev and O. A. Kaibyshev, Acta Metallurgica., 31 (1983), p. 2121 5. A. A. Luo, JOM, February (2002), p. 42.

6. E. Aghion and B. Bronfin, Materials Science Forum, Vols. 350-351 (2000), p.19.

7. 馬寧元，鍛造，第十卷第三期 (2001)，p. 28.

8. 葉峻轍，工業材料，186 期 (2002)，p. 82

9. 范元昌、蘇健忠、翁震灼與陳俊沐，工業材料，186 期 (2002)，p. 131.

10. A. Bussiba, A. Ben Artzy, A. Shtechman, S. Ifergan and M. Kupiec, Materials Science and Engineering A, 302A (2001), p. 56.

11. H. Watanabe, T. Mukai, K. Ishikawa, M. Mabuchi and K. Higashi, Materials Science and Engineering A, 307A (2001), p. 119.

12. W. J. Kim, S. W. Chung, C. S. Chung and D. Kum, Acta Materialia, 49 (2001), p.

3337.

13. T. Mohri, M. Mabuchi, M. Nakamura, T. Asahina, H. Iwasaki, T. Aizawa and K.

Higashi, Materials Science and Engineering A, 290A (2000), p. 139.

14. 林鉉凱，“析出型 AZ91 低溫超塑性之研究”，國立中山大學材料科學與工 程研究所碩士論文，2000。

15. H. K. Lin and J. C. Huang, Key Engineering Materials, 233-236A (2003), p. 875.

16. D. M. Lee, B. K. Suh, B. G. Kim, J. S. Lee and C. H. Lee, Materials Science and

Technology, 13 (1997), p. 590.

17. M. Mabuchi, T. Asahina, H. Iwasaki and K. Higashi, Materials Science and Technology, 13 (1997), p. 825

18. V. M. Segal, Materials Science and Engineering A, 197A (1995), p. 157.

19. M. Mabuchi, H. Iwasaki, K. Yanase and K. Higashi, Scripta Materialia, 36 (1997), p. 681.

20. M. Mabuchi, K. Ameyama, H. Iwasaki and K. Higashi, Acta Materialia, 47 (1999), p. 2047.

21. T. Mukai, T. G. Nieh, H. Iwasaki and K. Higashi, Materials Science and Technology, 14 (1998), p. 32.

22. 張榮桂，“利用往復式擠型法製作超塑性 AZ91 鎂合金之研究”，國立清華 大學材料科學研究所碩士論文，2000。

23. H. Watanabe, T. Mukai, M. Mabuchi and K. Higashi, Acta Materialia, 49 (2001), p. 2027.

24. J. K. Solberg, J. Torkelp, O. Bauger and H. Gjestland, Materials Science and Engineering A, 134A (1991), p. 1201..

25. A. H. Chokshi and A. K. Mukherjee, Superplasticity in Aerospace (ed. by H. C.

Heikkenen and T. R. McNelley), TMS1988, p 167.

26. J. Pilling and N. Ridley, Superplasticity in Aerospace(ed by H. C. Heikkenen and T. R. McNelley), A Publication of The Metallurgical Society, Pennsylvania, USA, 1988, p. 183.

27. J. Neill Greenwood, D. R. Miller and J. W. Suiter, Acta Metallurgica, 2 (1954), p.

250.

28. R. Raj and M. F. Ashby, Acta Metallurgica, 23 (1975), p. 653.

29. M. J. Stowell, Metal Science, 17 (1983), p. 1.

30. A. H. Chokshi and T. G. Langdon, Acta Metallurgica, 35 (1987), p. 1089.

31. A. Needleman and J. R. Rice, Acta Metallurgica, 28 (1980), p. 1315.

32. J. W. Hancock, Metal Science, 10 (1976), p. 319.

33. D. A. Miller and T. G. Langdon, Metallurgical Transactions A, 10 (1979), p.

1979

34. M. J. Stewell, D. W. Livesey and N. Ridley, Acta Metallurgica, 32 (1984), p. 35.

35. G. H. Edward and M. F. Ashby, Acta Metallurgica, 27 (1979), p. 1505.

36. A. H. Chokshi and T. G. Langdon, Acta Metallurgica, 35 (1987), p. 1089.

37. W. Beere and M. V. Speight, Metal Science, 12 (1978), p. 172.

38. A. H. Chokshi, Journal of Materials Science, 21 (1986), p. 2073.

39. J. Pilling, Materials Science and Technology, 1 (1985), p. 461.

40. D. H. Bae and A. K. Ghosh, Acta Materialia, 50 (2002), p. 511.

41. A. K. Ghosh, D. H. Bae and S. L. Semiatin, Materials Science Forum, 340-306 (1999), p. 609.

42. C. M. Lombard, A. K. Ghosh and S. L. Semiatin, Metallurgical and Materials Transactions A, 32A (2001), p. 2769.

43. S. Kobayashi, T. Yoshimura, S. Tsurekawa and T. Watanabe, Materials Science Forum, 304-306 (1999), p. 591.

44. T. Hirata and K. Higashi, Scripta Materialia, 47 (2002), p. 1.

45. H. Iwasaki, M. Mabuchi and K. Higashi, Acta Materialia, 45 (1997), p. 2759.

46. H. Iwasaki, M. Mabuchi and K. Higashi, Acta Materialia, 49 (2001), p. 2269.

47. J. Pilling and N. Ridley, Acta Metallurgica, 34 (1986), p. 669.

48. C. C. Bampton, M. W. Mahoney, C. H. Hamilton, A. K. Ghosh and R. Raj, Metallurgical Transactions A, 14 (1983), p. 1583.

49. E. E. Underwood, Quantitative Stereology, Addison-Wesley publishing company, Menlo Park, California, USA, 1970.

50. 普翰屏，“8090 鋁鋰合金低溫與高溫超塑板材之製程開發與形變機構分

析”，國立中山大學材料科學與工程研究所博士論文，1995.

51. Serope Kalpakjian, in Manufacturing Processes for Engineering Materials (Third Edition), Addison-Wesley publishing company, Menlo Park, California, USA, 1997.

52. Y. N. Wang, C. J. Lee, C. C. Huang, H. K. Lin, T. T. Huang, and J. C. Huang, Materials Science Forum, Vols. 426-432 (2003), p. 2655.

53. H. K. Lin and J. C. Huang, Materials Transactions JIM, 43 (2002), p. 2424.

54. 林鉉凱，“Material Development and Property Analysis of High Strain Rate and Low Temperature Superplasticity in AZ31 Mg Alloys”，國立中山大學材料科 學與工程研究所博士論文計畫書，2002。

55. D. S. Wilkinson and C. H. Ca

^’

ceres, Acta Metallurgica, 32 (1984), p. 1335.

56. F. J. Humphreys and M. Hatherly, Recrystallization and Related Annealing Phenomena, Elsevier Science Ltd, Oxford, United Kingdom , 1995。

57. D. H. Bae and A. K. Ghosh, Acta Materialia, 50 (2002), p. 993.

表 1-1 各種不同材料的機械性質的比較[4]

Material Cast Mg

Wrought

Mg Steel Cast Al

Wrought

Al Ti Plastics (PC/ABS) Alloy/

Grade AZ91 AZ31 -H24

Galva-

nized A356-T6 6061-T6 Ti-3Al

Dow Pulse 2000 Process/

Product Die cast Sheet Sheet Die cast Extrusion Injection molding Density

(g/cm

³

) 1.81 1.77 7.80 2.76 2.70 4.2 1.13 Elastic

Modulus (GPa)

45 45 210 72 70 140 2.3 Yield

Strength (MPa)

160 220 200 186 275 925 53 Ultimate

Tensile Strength

(MPa)

240 290 320 262 310 1000 55

Elongation

(%) 3 15 40 5 12 16

5 at yield and 125 at

break Melting

Temp.

(

^o

C)

598 630 1515 615 652 1600

143 (softening

temp.)

表 1-2 Ti-45.5Al-2Cr-2Nb 合金在不同熱處理下的晶粒的大小[42]

γ α

Condition

Shape Size

(µm) Shape Size (µm)

Lamellar Colony

(µm) As-rolled equiaxed 3 to 5 equiaxed 3 to 5 <500 1177℃/4h equiaxed 10 to 12 plate 6 to 8* 12 to 15 1238℃/2h equiaxed 10 to 12 equiaxed 10 to 12 ─

*Long axis measuerment

表 2-1 AZ31 鎂合金的化學成分組成(wt %)

Mg Al Zn Mn Si Fe Cu Ni Be AZ31B Bal. 3.02 1.01 0.3 0.0067 0.0028 0.0031 0.0001 --

表 2-2 AZ91 鎂合金的化學成分組成(wt %)

Mg Al Zn Mn Si Fe Cu Ni Be AZ91D Bal. 9.07 0.62 0.331 0.0172 0.0026 0.0006 0.0004 0.0002

表 2-3 AZ31 與 AZ91 試片經過不同擠型比及總應變量

材料 試片名稱 加工條件 面積縮減率 真實應變量

AZ31 Ingot 原母材 -- --

AZ91 Ingot 原母材 -- --

AZ31 31-E1*

在 300

^o

C 下，將直徑 65 mm 的 坏料經過 100：1 擠型比，擠 製成棒材。

99% 4.61

AZ31 31-E2*

在 300

^o

C 下，將直徑 65 mm 的 坏料經過 100：1 擠型比，擠 製成板材。

99% 4.61

AZ91 91-E2

在 300

^o

C 下，將直徑 65 mm 的 坏料經過 100：1 擠型比，擠 製成板材。

99% 4.61

*空格內表示以 AZ31 為重點，以下如不特別註明，E1 試片即表 31-E1，E2 試片 即表 31-E2，所以 AZ91 板材試片會特別註明是 91-E2

表 3-1 AZ31 原始母材與擠製後材料的機械性質差異

原始母材 E1(棒材) E2(板材)

降伏強度, MPa 100 309 268

極限抗拉強度, MPa 160 338 329

伸長量, % 9 38 43

表 3-2 AZ31 經過 100：1 擠型比後在不同溫度與應變速率下的伸長量

E1

T(

^o

C)\

ε& (s ^-1

) 4x10

^-4

6x10

^-4

1x10

^-3

1x10

^-2

1x10

^-1

200 445% 596% 352% 191% 105%

250 -- -- 515% 405% 183%

300 1093% -- 711% 1020% 332%

350 -- -- 458% 324% 181%

400 -- -- 986% 332% 230%

450 -- -- 483% 492% 312%

E2

T(

^o

C)\

ε& (s ^-1

) 4x10

^-4

6x10

^-4

1x10

^-3

1x10

^-2

1x10

^-1

200 -- 300%

*

248% 179% 117%

250 -- -- 296% 250% 131%

300 -- 657%

*

738% 481% 259%

350 -- -- 713% 224% 171%

400 -- 598%

*

572% 291% 165%

450 -- -- 558% 220% 140%

有*標記，是表示該試片在新的溫度控制器下實驗，詳細情形見附錄

表 3-3 AZ31 合金之 E2 試片以不同溫度與應變速率下，變形至不同應變的試片 編號與所對應的真實應變

200

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

伸長量 9% 34% 104% 205% 300%

真實應變 0.08 0.29 0.71 1.12 1.39 試片編號 20-4-1 20-4-2 20-4-3 20-4-4 20-4-5

300

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

伸長量 27% 102% 261% 503% 657%

真實應變 0.24 0.71 1.28 1.80 2.03 試片編號 30-4-1 30-4-2 30-4-3 30-4-4 30-4-5

300

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

伸長量 49% 86% 156% 295% 510%

真實應變 0.40 0.62 0.94 1.37 1.81 試片編號 30-2-1 30-2-2 30-2-3 30-2-4 30-2-5

400

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

伸長量 47% 111% 186% 424% 598%

真實應變 0.38 0.75 1.05 1.65 1.94 試片編號 40-4-1 40-4-2 40-4-3 40-4-4 40-4-5

400

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

伸長量 18% 36% 116% 197% 266%

真實應變 0.17 0.31 0.77 1.09 1.3 試片編號 40-2-1 40-2-2 40-2-3 40-2-4 40-2-5

表 3-4 AZ31 合金之 E1 與 E2 試片之跳躍應變速率測試結果

E1 試片

溫度(

^o

C) 0.0006~0.001 s

^-1

之 m 值 --

200 0.36 --

300 0.45 --

E2 試片

溫度(

^o

C) 0.0005~0.0008 s

^-1

之 m 值 0.009~0.02 s

^-1

之 m 值

200 0.31 --

300 0.46 0.37

400 0.55 0.40

表 3-5 AZ31 合金之 E2 試片在不同變形條件下，應變至不同狀態之大小裂孔分 佈比例

300

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

Strain Cavity diameter

< 2 µm

Cavity diameter

> 2 µm 0.24 58.8% 41.2%

0.71 63.1% 36.9%

1.28 66.4% 33.6%

1.80 64.2% 35.8%

2.03 54.3% 45.7%

300

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

Strain Cavity diameter

< 2 µm

Cavity diameter

> 2 µm 0.40 57.1% 42.9%

0.62 61.1% 38.9%

0.94 58.3% 41.7%

1.37 67.7% 32.3%

1.81 53.2% 46.8%

400

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

Strain Cavity diameter

< 2 µm

Cavity diameter

> 2 µm 0.38 59.6% 40.4%

0.75 64.2% 35.8%

1.05 69.6% 30.7%

1.65 58.4% 41.6%

1.94 37.9% 62.1%

400

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

Strain Cavity diameter

< 2 µm

Cavity diameter

> 2 µm 0.17 59.4% 40.6%

0.31 57.0% 43.0%

0.77 62.3% 37.7%

1.09 62.8% 37.2%

1.30 53.7% 46.3%

表 4-1 擴散機構成長式中之各項參數數值

Temperature and strain rate

δ D gb

(m

³

s

^-1

) Maximum flow stress(MPa) 200

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

3.46x10

^-22

85

300

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

2.05x10

^-20

25 300

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

2.05x10

^-20

55 400

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

3.62x10

^-19

15 400

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

3.62x10

^-19

35 其中，鎂原子的體積為 1.72x10

^-29

m

³

，K 為 1.381x10

^-23

J.K

^-1

。

表 4-2 擴散機構以(49)式之理論預測值

Temperature and strain rate C

m

= C

o

+ m ε 200

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

0.4+3.2x10

^-19 ε

300

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

0.4+4.7x10

^-18 ε

300

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

0.4+6.0x10

^-19 ε

400

^o

C, 6x10

^-4

s

^-1

0.4+4.2x10

^-17 ε

400

^o

C, 1x10

^-2

s

^-1

0.4+4.2x10

^-18 ε

其中 m 為斜率。

表 4-3 塑性機構由(12)式理論預測之成長參數與實驗值比較

Temperature Strain rate m value

η theo η exp

6x10

^-4

s

^-1

0.31 3.22 0.76 200

^o

C

1x10

^-2

s

^-1

-- -- -- 6x10

^-4

s

^-1

0.46 2.05 0.41 300

^o

C

1x10

^-2

s

^-1

0.37 2.64 0.83 6x10

^-4

s

^-1

0.55 1.64 2.7 400

^o

C

1x10

^-2

s

^-1

0.40 2.41 0.72

表 4-4 超塑性擴散成長機構以(23)式之理論估算與實驗值比較

Temperature Strain rate, s

^-1

Grain size, µm dr/dε

theo

, µm dr/de

exp

, µm 3 9.28

6 2.32 6x10

^-4

9 1.03

0.14 3 1.20

300

^o

C

1x10

^-2

5 0.43 0.54

9 9.30 12 5.23 15 3.35 6x10

^-4

18 2.33

0.24

↓ 2.54 7 2.17

400

^o

C

1x10

^-2

10 1.06 0.31

表 4-5 大小裂孔之平均長短軸比，夾角與直徑 300

^o

C，6x10

^-4

s

^-1

< 2 µm Maximum 20 cavities Strain Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter

Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter 0.24 1.4 45 1.2 µm 1.7 39 8.6 µm 0.71 1.3 43 1.1 µm 1.6 29 8.7 µm 1.28 1.4 49 1.0 µm 1.4 22 10.8 µm 1.80 1.4 46 1.0 µm 2.0 20 13.0 µm 2.03 1.4 46 1.1 µm 2.5 16 14.8 µm

400

^o

C，6x10

^-4

s

^-1

< 2

µ

m Maximum 20 cavities Strain Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter

Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter 0.38 1.4 38 1.2 µm 1.9 16 6.8 µm 0.75 1.3 49 1.3 µm 1.6 35 10.7 µm 1.05 1.5 44 1.2 µm 1.9 32 17.0 µm 1.65 1.5 58 1.2 µm 1.9 26 51.6 µm 1.94 1.3 54 1.5 µm 2.4 17 97.8 µm

300

^o

C，1x10

^-2

s

^-1

< 2 µm Maximum 20 cavities Strain Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter

Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter 0.40 1.6 42 1.1 µm 1.9 19 6.8 µm 0.62 1.5 46 1.1 µm 1.5 37 10.0 µm 0.94 1.4 47 1.1

µ

m 1.8 15 12.5

µ

m 1.37 1.5 48 1.1 µm 2.0 17 10.5 µm 1.81 1.4 43 1.1 µm 2.2 14 9.2 µm

300

^o

C，1x10

^-2

s

^-1

< 2 µm Maximum 20 cavities Strain Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter

Aspect

ratio Angle,

^o

Average diameter 0.17 1.3 43 1.1 µm 2.1 22 9.0 µm 0.31 1.3 38 1.2 µm 1.8 12 8.8 µm 0.77 1.4 35 1.1 µm 1.8 19 11.8 µm 1.09 1.5 39 1.1 µm 2.1 19 19.4 µm 1.30 1.4 36 1.2 µm 2.2 15 19.5 µm

表 4-6 大小裂孔在不同變形條件下之成長機構分析結果

Temperature and

Strain rate Strain < 2 µm Maximum 20 cavities 0~1.28 擴散機構成長 超塑性擴散機構成 300

^o

C，6x10

^-4

s

^-1

長

1.28~斷裂 擴散機構成長 塑性機構成長 0~0.75 擴散機構成長 超塑性擴散機構成 400

^o

C，6x10

^-4

s

^-1

長

0.75~斷裂 擴散機構成長 塑性機構成長 300

^o

C，1x10

^-2

s

^-1

0~斷裂 擴散機構成長 塑性機構成長 400

^o

C，1x10

^-2

s

^-1

0~斷裂 擴散機構成長 塑性機構成長

表 4-7 AZ31 鎂合金應變至 1.1 時之裂孔發展情形

Temperature Strain rate m value Volume fraction，V

f

Growth rate parameter

(η

App

)

Total number of cavities,

mm

^-2

6x10

^-4

s

^-1

0.31 1% 0.76 -- 200

^o

C

-- -- -- -- --

6x10

^-4

s

^-1

0.46 1% 0.41 1850 300

^o

C

1x10

^-2

s

^-1

0.37 1.5% 0.83 2000 6x10

^-4

s

^-1

0.55 2% 2.7 1140 400

^o

C

1x10

^-2

s

^-1

0.40 1.7% 0.72 1980

表 4-8 數種鋁合金應變至 1.1 時之裂孔發展情形

Al-4.7%Mg-0.8%Mn-0.4%Cu, weight percent[57]

Temperature Strain rate m value Volume fraction，V

f

Growth rate parameter (η

App

) 1x10

^-2

s

^-1

0.28 Fracture 6.0 1x10

^-3

s

^-1

0.40 Fracture 4.2 450

^o

C

1x10

^-4

s

^-1

0.33 5% 4.7 1x10

^-2

s

^-1

0.35 Fracture 5.6 1x10

^-3

s

^-1

0.42 -- 4.7 500

^o

C

1x10

^-4

s

^-1

0.48 8% 4.8 1x10

^-2

s

^-1

0.43 Fracture 5.5 1x10

^-3

s

^-1

0.50 9% 4.6 550

^o

C

1x10

^-4

s

^-1

0.48 1% 4.2 Al-6%Cu-0.4%Zr-0.3%Mg-0.2%Si-0.1%Ge,[47]

Temperature Strain rate m value Volume fraction，V

f

Growth rate parameter (η

App

) 460

^o

C 1.17x10

^-3

s

^-1

0.55 0.7% 2.7

Al-2.5%Li-1.2%Cu-0.6%Mg-0.12%Zr,[47]

Temperature Strain rate m value Volume fraction，V

f

Growth rate parameter (η

App

) 520

^o

C 1.17x10

^-3

s

^-1

0.48 2% 3.6

圖 1-1 擴散潛變、差排潛變、晶界滑移之變形機構[1]

圖 1-2 (a)超塑性材料之流應變力與應變速率的關係與 (b)超塑性材料之流應變力與應變速率關係[1]

圖 1-3 等徑轉角擠型模具之示意圖[18]

圖 1-4 裂孔的擴散成長示意圖[28]

圖 1-5 裂孔的塑性成長示意圖[31]

圖 1-6 擴散與塑性成長的比較[33]

圖 1-7 裂孔在晶粒 > 50 µm 的高溫潛變與晶界相交情形(左邊) 與在晶粒約 5 µm 的超塑性變形與晶界相交情形(右邊)[36]

圖 1-8 應力在高溫潛變的晶界上的變化(左圖)與 應力在細晶超塑性材料上的晶界變化(右圖)[36]

圖 1-9 裂孔成長機構的發展[38]

圖 1-10 裂孔聯合示意圖[34]

圖 1-11 Al 7475 在 515

^o

C 以 1x10

^-3

s

^-1

應變速率的裂孔大小分佈情形[39]

void radius, µm

在文檔中 鎂合金超塑變形之裂孔成核成長研究 (頁 76-169)