研究動機

由於能源缺乏及環保意識抬頭，質輕、可回收再使用，具有優異性質的鋁、鎂合金 在工業方面之應用有逐漸增加之趨勢。督促材料業界求新求變使材料製程技術提升、新 技術的再突破，未來鋁、鎂合金等輕金屬的應用將會逐漸取代鋼鐵等重金屬的應用。在 這十年來許多鎂基系列的合金已成功轉化成細晶粒材料，並廣泛地應用於 3C 產品與交 通工具或運輸設備，也應用於在休閒運動器具上，來迎合消費市場對產品高標準要求（如

輕巧性、多功能性、環保性、價格低廉及高頻化等多元性能）[97,105]，甚至手工具及 材料處理設備亦為鎂輕質特性之廣大市場。近年來由於可攜帶式產品蔚為風潮，鎂合金 前景大受看漲與開發，其卓越的特性：重量輕(比重是結構合金中最輕)、散熱佳(傳導率 比塑膠好)、耐衝撞(耐狀強度和吸震性均比塑膠好)、厚度薄(最薄可達 0.5 mm 只為塑膠 之一半)、加工成本低、可回收再利用、並具防電磁波干擾等優異特性。而鎂為應用於 結構合金中最輕的金屬，比重只有 1.74。最普遍使用的商用鎂合金即為 AZ 系列鎂合金，

為在鎂中含有鋁及鋅，例如：析出強化型 AZ91 與固溶強化型 AZ31 鎂合金，本研究將 以 AZ31 為重點，作以下的研究規劃。

(1) 從文獻得知，擠型後材料多為棒材(rod-shaped bars)或片材(thin sheets)，而管材(tubes) 擠型的研究卻相當罕見；工業界所生產管材，大多只著重在鋁合金領域，幾乎很少 針對商用鎂合金來研發管材。故而對於本實驗室現有的簡易單道擠型機來研發管材 引發濃厚之研究興趣，首當其衝是必須設計出能一體成形的模具組，才能一次擠製 出無縫 AZ31 鎂合金管材。

(2) 需嘗試研發、設計的穿孔心軸模具組，來搭配本實驗室 KCAEP-350E 型銅鋁用高 溫擠型機，由於機台出口徑約為 50 mm，故所擠製管材外徑只得以小於 50 mm 為設 計方向，並能符合鎂合金週邊產品的應用開發。

(3) 探討低擠型比的 AZ31 管材，對於 250 ^oC~400 ^oC 不同擠型溫度參數，及 6 秒~1100 秒不同擠型過程時間所製造的管材，與本研究團隊在高擠型比所擠製的棒材、片材，

比較其晶粒細化情形有何不同。

(4) 管材的拉伸測試，在文獻上亦是少有探討，所以本實驗將 AZ31 管材製作成拉伸試 片後，採行不同單軸拉伸溫度參數室溫 25 ^oC、低溫 200 ^oC、中溫 300 ^oC、高溫 400

oC，及不同拉伸應變速率 2x10^-4、1x10^-３、1x10^-2 s^-1之測試下，測試是否具有超塑性

性質，並探討其最佳超塑性條件、與超塑性成形後材料強度，並與棒材、片材進行 比較分析。

(5) 針對所擠製的 AZ31 管材，當作液壓成形材料，設計製作管材液壓成形模具組，進 行固定管長鼓脹試驗，並由電腦模擬與實驗值之分析，來探討 AZ31 材料性質對於 管材液壓鼓脹成形與鋁合金管材液壓鼓脹成形之差異。

(6) 近年來鎂合金的超塑性研究，大都偏重在如何開發最好的超塑性鎂合金，但消費市 場的激烈競爭下，鎂合金的應用已經不再侷限一般的 3C 產業外殼，逐漸往結構性 管材材料應用發展，但對於超塑性及液壓成形併行的研究幾乎乏人問津，故而本研 究對於研發 AZ31 管材並進行超塑性測試、液壓鼓脹成形與材料機械性質分析，期 盼能供學術界與工業界作為參考。