第三章 結果與討論
3.1 機性試驗測試結果
3.1.3 熱機處理中不同軋延量之試片比較
TMT1、TMT2、TMT3 及 TMT4 試片均是在相同的熱機處理條件下進行，只是軋 延量不同，它們的軋延量分別是 91.7％、93.3%、96.7％及 98.3％，相對於真實應變量 為 2.48、2.71、3.40 及 4.09。其中 TMT2、TMT3 及 TMT4 試片乃從 30 mm 分別軋延至 2 mm、1 mm 及 0.5 mm；而 TMT1 則從 12 mm 壓延至 1 mm。
表 3-5 所示為 AR、ARA 試片及六種熱機處理後之試片，其常溫機械性質之比較。
當中，我們可以看到，在相同熱機處理方式中，由於加工硬化，抗拉強度將隨著軋延量 之增加而逐漸提高，從 ARA 試片之 316.0 MPa 逐漸增加至 TMT1 之 505.4 MPa、TMT2 之 512.0 MPa、TMT3 之 507.0 MPa 以及 TMT4 之 534.7 MPa；而相對的，伸長量將隨 著軋延量之增加而降低，從 ARA 試片之 20%降至 TMT1 之 12%、TMT2 之 9%、TMT3 之 10%以及 TMT4 之 4%。
如表 3-6 所列為此四種試片在相同的溫度及應變速率下所得的拉伸測試結果，而圖 3-2、3-12、3-13 及 3-14，為這四種試片拉伸後之試片外觀。我們發現 TMT1、TMT3 及 TMT4 這三組試片的伸長量隨著溫度的上升，呈現出很類似的變化趨勢，也就是在 230 oC ~ 250 oC 可以得到不錯之低溫超塑性，如圖 3-12 (a)、 3-2 (b) 及 3-14 (a) 所示，
為 TMT1、TMT3 及 TMT4 試片在 250 oC 及在各種應變速率的條件下之拉伸試片外觀，
在此溫度區間內及適當應變速率下，TMT1、TMT3 及 TMT4 均呈現類似之外觀；而在 高於 250 oC 及低於 400 oC 之區間，其伸長量明顯的降低，甚至與 ARA 試片類似。就 如在上節所得類似的結果，當溫度達 300 oC 時，在 1x10-3 s-1的條件下，這三組試片均 降至類似的伸長量（約 150%），並呈現類似的抗拉強度（約 82 MPa）；而在高於 400 oC 之溫度，可能因溶質拖曳潛變機構之運作，隨著溫度之上升，可得約 300 ~ 500%之伸 長量 ，如圖 3-12 (b)、3-13、3-2 (c) 及 3-14 (b) 所示，為 TMT1、TMT2、TMT3 及 TMT4 試片在固定應變速率下，於各種溫度下之拉伸試片外觀，從圖上可以觀察到，在 200 ~ 250 oC 之拉伸，無理想超塑性之試片有明顯頸縮之現象，否則試片將在局部頸縮之後，
頸縮不會在原處惡化，反而向兩端擴展開來，而在 300 ~ 400 oC 之拉伸，試片亦有明顯 之頸縮，而在 450 ~ 550 oC 之拉伸，試片均經過均勻變形後，在試片拉伸標距內，有明 顯之 cavitation 分散在其中。而 TMT2 雖比 TMT1 有較高的軋延量，但卻得到異於其它 三組試片之結果，僅在 250 oC 及 8x10-4 s-1時，得到 215%的伸長量，而在 200 oC、270 oC 及 300 oC，更是無法展現低溫超塑性。顯然，影響 TMT2 低溫超塑性的因素，可能是 與最後厚度有關，因較大的厚度所存在微結構及織構之差異性將隨之增大，也就是試片 表面與中心位置呈現不一樣之微結構及織構 [74]。如圖 3-15 所示，為這四組試片在相
同的應變速率下，溫度對伸長量的影響。而不管軋延量的多寡，當溫度超過 250 oC 時，
低溫超塑性將逐漸喪失。
而這四組試片在低溫時，隨著不同的應變速率而呈現出不同的現象，如圖 3-16 所 示，在 250 oC 時，這四組試片之伸長量隨著應變速率而變化之關係。軋延量較低的 TMT1 試片，可以很明顯的看出其具有良好低溫超塑性之範圍較狹小，約在 250 oC 及 8x10-4 s-1
∼ 1x10
-3 s-1左右之範圍，而最佳的拉伸條件是 250 oC 及 8x10-4 s-1，伸長量為 350%；而 TMT2 試片由於厚度之效應，低溫超塑性較不明顯，其最佳之拉伸條件為 250 oC 及 8x10-4 s-1，可得約 215%之伸長量；而 TMT3 試片的最佳超塑性條件乃在 230 ∼ 250 oC 及 5x10-4 s-1 ∼ 2x10-3 s-1之範圍，如 230 oC 及 2x10-3 s-1時，可得 511%的伸長量，在 250 oC 及 1x10-3 s-1時，可得 443%之伸長量，其它條件下則可得約 300%以上的伸長量；TMT4 試片軋 延量最高，但由於最後的厚度僅為 0.5 mm，可能會因試片受表面缺陷之影響，故 TMT4 試片在低溫慢速時，並無法展現出突出的超塑性，在 230 oC 及 1x10-3 s-1時，伸長量為 272%，然而，在低溫高速時，TMT4 試片依然可維持一定程度之超塑性，如 250 oC 及 1x10-2 s-1時仍可得 287%的伸長量，具有低溫超塑性的範圍，明顯延伸許多，且已達到 低溫 (≦350 oC) 且高速 (≧1x10-2 s-1) 超塑性之門檻，甚至在 250 oC 及 1x10-1 s-1時，仍可得 100%左右的伸長量，如此已逐漸朝向低溫高速超塑性之發展，而其最佳之拉伸 條件為 250 oC 及 2x10-3 s-1，可得 367%之伸長量。
而隨著軋延量的增加，抗拉強度 (UTS) 則逐漸的降低，如表 3-6 所示，在 250 oC 及 1x10-3 s-1或 8x10-4 s-1時，TMT1、TMT2、TMT3 及 TMT4 試片的抗拉強度 (UTS) 分 別為 94.4、93.1、77.1 及 73.7 MPa。如圖 3-17 所示，為這四組試片在 250 oC 及 1x10-3 s-1 或 8x10-4 s-1時之真實應力應變曲線圖，隨著軋延量之提高，拉伸應力值逐漸降低，且 達到最高應力之真實應變值將往後移動，約從ε=0.35 移至ε=0.5 左右；而圖 3-18 所示，
為 TMT1、TMT3 及 TMT4 試片在 300 oC 及 1x10-3 s-1時之真實應力應變曲線圖，不管 軋延量為何，當溫度達 300 oC 時，這三組試片均呈現迅速之應變硬化，甚至最大拉伸 應力值之應變位置是很接近的，約為 0.1 左右，如此顯示著，在 300 oC 時，這三組試片
將呈現類似之變形機構。隨著溫之上升，如圖 3-19 所示，TMT1、TMT3 及 TMT4 試片 則呈現類似之抗拉強度變化；而圖 3-20 所示，為 TMT1、TMT3 及 TMT4 試片，於 550
oC 及 2x10-3 s-1的條件下，所呈現之拉伸應力應變圖，從圖上可發現，這三組試片均呈 現緩慢且連續之應變硬化，並當應力達到最高值時，材料將斷裂。
當 5083 鋁合金在相同熱機處理條件下，若除掉最後厚度的考量，軋延量的提高，
使得材料的微結構更加的均勻，晶粒更細化，晶界滑移更容易，因而降低了拉伸應力，
同時，低溫超塑性質亦將被提升至更廣速率且朝向高速之範圍。
因此，從這裡我們可以看出，軋延量對材料微結構的影響，因而導致對變形機構運 作之影響。在一般工業界，成形時所要求的伸長量通常為 200%，我們即可利用 TMT1 之製程，將鑄造後之 5083 合金直接熱壓延至 12 mm 後，再進行一般程序之熱機處理至 1 mm，在 250 oC 及 8x10-4 s-1 ~2x10-3 s-1，都能得到 200%的伸長量，即簡化了 TMT3 的製程，值得注意的是，相對於 TMT3 製程 (真實應變量為 3.40)，軋延真實應變量僅 需約 2.48，即能使材料呈現明顯異於原始母材之低溫機械性質，並且在高溫時，TMT1 所呈現之超塑性，幾乎是與 TMT3 相似的，如此意味著，TMT1 之軋延量已足夠發展出 低溫及高溫超塑性之微結構。