在本研究中針對 AZ31B-O 材鎂合金的變形情況，以拉伸和沖壓 進行觀察。分析成形性參數和成形極限圖的關聯，以下是本研究的結 論:
1. AZ31B-O 材在室溫下具有較佳的加工硬化能力，但受制於有限的 延展性，使得AZ31B-O 材在室溫下的伸張力和沒有較佳的表現。
2. 根據實驗結果，室溫下 AZ31B-O 的r值並沒有大到足以表現出優 良的伸抽性，且大的Δr 值會導致突耳產生，這也代表著 AZ31B-O 在室溫下的伸抽性不佳。
3. n 值隨著溫度的上升而降低，這顯示 AZ31B-O 僅由升高溫度無法 對成形性有顯著的改善。
4. AZ31B-O 高溫下隨著應變速率的提升，n 值、r值均有增加的趨 勢，而Δr 值也隨之下降，意即增加 AZ31B-O 成形溫度且提高應 變速率，可能對於成形性有相當大的助益。
50
參考文獻
1. 戴國政，郭晉全，詹德泉，“鎂合金高溫性質之基礎研究”，中國 材料科學學會論文集，2001。
2. 張志坤，黃庭彬，陳復國，“鎂合金AZ31 板材之沖壓製程”，工 業材料雜誌，186期，91 年6 月，p. 99。
3. 葉圳轍，“鎂合金成型產業現況”，工業材料雜誌，186 期，2002 年 6 月，p. 82。
4. T. Lyman, H. E. Boyer, P. M. Unterweiser, J. E. Foster, J. P. Hontas, and H. Lawton,“Magnesium and Magnesium Alloys”, Metals
Handbook, 1, Properties and Selection of Metals, 9th.(1977), p. 1067.
5. 陳盈志，吳炳興，廖芳俊，“AZ31B鎂合金銲補制製程的探討”，
工業材料雜誌，186 期，91 年6 月，p. 106。
6. Y. Kojima, “Project of Platform Science and Technology for
Advanced Magnesium Alloys”, Materials Transactions, 42, 7 (2001), p. 7.
7. 馬寧元，“鎂於電子工業之應用”，中華民國鍛造協會會刊，第10 卷，第3 期，90 年9 月，p. 28。
8. S. F. Su, J. C. Huang, H. K. Lin, and N. J. Ho, “Electron-Beam Welding Behavior in Mg-Al-Based Alloys”，Metallurgical and Materials Transactions A, 33A (2002), P.1461.
9. 張萬權，“台灣鎂合金在3C 產業應用生產現況”，金屬工業34 卷 3 期，2000 年5 月，P78~79
51
10. 蔡幸甫，”鎂合金在電子產品上的應用與產業概況”，工業材料，
152 期，1999 年8 月，pp.62-71
11. 蔡幸甫，”筆記型電腦應用鎂合金的幾個重大理由”，工業材料，
154 期，1999 年10 月，pp.116-120
12. 王建義，“鎂合金之環保化”， 工業材料186 期，2002 年，P125 13. 楊智超，“鎂合金材料之新發展方向”，工業材料186 期，2002 年，
P75~79
14. D. Magers and J. Willekens: “Global Outlook on the Use of Magnesium Die-Castings in Automotive Applications”, Proc.
Magnesium Alloys and Their Applications, ed. by B. L. Mordike and K. U. Kainer, Werkstoff-Information sgesellschaftmbH, Frankfurt, (1998), pp. 105 ~ 112.
15. B. Bark, C. Berk and E. Hauschel: “Magnesium
Die-Castings—Examples from a Supplier”, Proc. Magnesium Alloys and Their Applications, ed. By B. L. Mordike and K. U. Kainer, Werkstoff-Informationsgesellschaft mbH, Frankfurt, (1998), pp. 495
~ 500.
16. R. Decker, R. Carnahan, R. Vining, D. Walukas, S. LeBeau and N.
Prewitt: “Thixomolding Mg based alloys”, Proc. Magnesium Alloys and Their Applications, ed. by B. L. Mordike and K. U. Kainer, Werkstoff-Informationsgesellschaft mbH, Frankfurt,(1998), pp. 545
~ 550.
17. 曾寶貞, 工業材料 156 期 (1999) 153.
52
18. 陳錦修，“鎂合金在汽車工業之應用”，工業材料雜誌，186 期，
2002 年6 月，p. 148。
19. 林東毅，魏振仁，林義翔，“鎂合金時效行為之研究”，中國材料 科學學會論文集，2001。
20. 王建義，“鎂合金板材之壓型加工技術”，工業材料雜誌，170 期，
2001 年2 月，p.132。
21. M. H. Yoo, S. R. Agnew, J. R. Morris, and K. M. Ho, “Non-Basal Slip System in HCP Metals and Alloys: Source Mechanisms”, Materials Science and Engineering, 319-321 (2001), p. 87.
22. 邱垂泓，工業材料雜誌，190期，91年10月，pp. 164-168
23. 黃庭彬，張志坤，陳復國，鎂合金產業通訊，24期，2004年2月，
pp. 32-40。
24. B.L. Mordike , T. Ebert , Materials Science and Engineering , A302 (2001) , pp. 37-45.
25. F.K. Chen , T.B. Huang , C.K. Chang , International Journal of Machine Tools & Manufacture , Vol.43 , pp. 1553-1559 , 2003.
26. F.K. Chen , T.B. Huang , Journal of Materials Processing Technology , Vol.142 , pp. 643-647 , 2003.
27. I. Takano , H. Ohnuki , M. Kobayashi , Journal of Japan Insitute of light Metals , Vol.50 , No.9 , pp. 456-461 , 2000.
28. William F. Hosford , Robert M. Caddell , Metal forming - Mechanics and metallurgy , Prentice-Hall International , Inc. , 1993.
29. T. Naka , C. Torikai , R. Hino , F. Yoshida , Journal of Materials Processing Technology , Vol.113 , pp. 648-653 , 2001.
53
30. . Y. C. Le, A. K. Dahle and D. H. StJohn: “The Role of Solute in Grain Refinement of Magnesium”, Metallurgical and Materials Transactions A,Vol. 31A, (2000), pp. 2895 ~ 2906
31. I. J. Polmear: “Introduction: History, Production, Applications and Markets”, Magnesium and Magnesium Alloys, ed. by Michael M.
Avedesian and Hugh Baker, ASM Specialty Handbook, (1999), pp.3
~ 6.
32. 王文樑，“鎂合金與國外汽車”，金屬工業34 卷3 期，2000 年5 月，P58~65
33. 曾寶貞譯，“鎂合金在汽車零組件之應用動向”，工業材料160 期，
2000 年，P149~152
34. 蔡幸甫，”輕金屬產業發展狀況及商機”，工業材料，174 期，2001 年6 月，pp.77-83
35. ASM, “Magnesium Alloys”, Metals Handbook 9th Edition, Vol.6(1985), pp.425-434.
36. 賴耿陽, “非鐵金屬材料”, 新竹, (1998), pp.174-191.
37. 張永耀, “ 金屬熔銲學”, 徐氏基金會, 台北, 下冊 (1976),pp.134-170.
38. A. A. Nayeb-Hashemi and J. B. Clark, Phase Diagrams of Binary Magnesium Alloys, ASM International, Ohio, 1988.
39. Z. Marciniak, K. Kuczynski, and T. Pokora, Influence of the plastic properties of a material on the forming limit diagram for sheet metal in tension, Int. J. Mech. Sci., 15 (1973) pp. 789-805.
40. D. Ravi Kumar, A. Sen, and K. Swaminathan, The formability and
54
texture level of a recent automotive stamping grade AI-Mg-Mn alloy, J. Mater. Sci. Lett., 13 (1994) pp. 971-973.
41. E.M. Mielnik, Metalworking Science and Engineering, McGraw-Hill, Inc., New York, 1993, Ch. 11, pp 780-792.
55
00 450 900 Average Yield Strength
(kg/mm2)
19.5 18.7 19.9 19.2 Ultimate Tensile
Strength (kg/mm2)
23.8 25.6 25.9 25.2
Elongation (%) 22.5 21.9 19.8 21.5 Work Hardening
Expponent，n
0.223 0.201 0.194 0.204
表4. 1 AZ31B-O 材在室溫下夾頭速率為 6mm/min 之拉伸性質
00 450 900 Average Yield Strength
(kg/mm2)
21.7 18.1 20.1 19.5 Ultimate Tensile
Strength (kg/mm2)
25.1 24 26.2 24.8
Elongation (%) 19.6 19.3 17.6 18.9 Work Hardening
Expponent，n
0.234 0.251 0.208 0.236
表4. 2 AZ31B-O 材在室溫下夾頭速率為 30mm/min 之拉伸性質
56
00 450 900 Average Yield Strength
(kg/mm2)
7.5 6.8 7.9 7.8 Ultimate Tensile
Strength (kg/mm2)
6.6 7.2 7.1 7.0
Elongation (%) 34.2 34.5 42.1 36.3 Work Hardening
Expponent，n
0.074 0.065 0.061 0.066
表 4. 3 AZ31B-O 材在高溫下夾頭速率為 6mm/min 之拉伸性質
00 450 900 Average Yield Strength
(kg/mm2)
7.4 7.3 9.6 7.9 Ultimate Tensile
Strength (kg/mm2)
8.7 8.7 10.5 9.2
Elongation (%) 42 38.4 38.3 39.3 Work Hardening
Expponent，n
0.150 0.130 0.115 0.131
表4. 4 AZ31B-O 材在高溫下夾頭速率為 30mm/min 之拉伸性質
57
表4. 5 AZ31B-O 之加工硬化指數
58
6mm/min room 250℃
r nr r nr 00 1.876 0.418 1.066 0.078 450 2.572 0.516 1.475 0.095 900 2.290 0.444 1.281 0.078 Average(r) 2.246 0.462 1.274 0.084
Δr -0.244 -0.151 表 4. 6 低夾頭速率下之成形性參數
30mm/min room 250℃
r nr r nr 00 1.237 0.289 1.087 0.163 450 1.539 0.386 1.486 0.193 900 2.638 0.548 1.683 0.193 average(r) 1.816 0.419 1.418 0.187
Δr 0.199 -0.051 表 4. 7 高夾頭速率下之成形性參數
59
圖2. 1 Mg-Al 之二元相平衡圖
圖2. 2 冷室壓鑄機的基本構造示意圖
60
圖2. 3 熱室壓鑄機的基本構造示意圖
圖2. 4 直接擠製示意圖
61
圖2. 5 間接擠製示意圖
圖2. 6 熱作軋延之材料組織變化
62
圖2. 7 不同數目輥輪組合之機組
圖2. 8 引伸實驗示意圖
63
圖2. 9 伸張彎曲實驗示意圖
圖2. 10 板片變形前之網格圖形
64
圖2. 11 伸張彎曲實驗所得之成形極限圖
65
圖2. 12 光學顯微鏡
圖2. 13 拉伸試驗機
66
圖2. 14 模具圖
67
圖2. 15 蝕刻機
圖2. 16 實驗流程圖
68
圖 4. 1 室溫下夾頭速率為 6mm/min 之應力-應變曲線
圖 4. 2 室溫下夾頭速率為 30mm/min 之應力-應變曲線
69
圖4. 3 250℃下夾頭速率為 6mm/min 之應力-應變曲線
圖4. 4 250℃下夾頭速率為 30mm/min 之應力-應變曲線
70
圖 4. 5 室溫下與軋延方向呈 00之應力-應變曲線
圖4. 6 室溫下與軋延方向呈 450之應力-應變曲線
71
圖4. 7 室溫下與軋延方向呈 900之應力-應變曲線
圖4. 8 250℃下與軋延方向呈 00之應力-應變曲線
72
圖4. 9 250℃下與軋延方向呈 450之應力-應變曲線
圖4. 10 250℃下與軋延方向呈 900之應力-應變曲線
73
圖4. 11 夾頭速率為 6mm/min 下與軋延方向呈 00之應力-應變曲線
圖4. 12 夾頭速率為 30mm/min 下與軋延方向呈 00之應力-應變曲線
74
圖4. 13 夾頭速率為 6mm/min 下與軋延方向呈 450之應力-應變曲線
圖4. 14 夾頭速率為 30mm/min 下與軋延方向呈 450之應力-應變曲線
75
圖4. 15 夾頭速率為 6mm/min 下與軋延方向呈 900之應力-應變曲線
圖4. 16 夾頭速率為 30mm/min 下與軋延方向呈 900之應力-應變曲線
76
圖4. 17 室溫下方向 00夾頭速率為 6mm/min 之成形極限圖
圖4. 18 室溫下方向 00夾頭速率為 30mm/min 之成形極限圖
77
圖4. 19 室溫下方向 900夾頭速率為6mm/min 之成形極限圖
圖4. 20 室溫下方向 900夾頭速率為30mm/min 之成形極限圖
78
圖4. 21 250℃下方向 00夾頭速率為6mm/min 之成形極限圖
圖4. 22 250℃下方向 00夾頭速率為30mm/min 之成形極限圖
79
圖4. 23 250℃下方向 900夾頭速率為 6mm/min 之成形極限圖
圖 4. 24 250℃下方向 900夾頭速率為30mm/min 之成形極限圖
80
圖4. 25 方向 00且夾頭速率為 6mm/min 不同溫度之成形極限圖
圖4. 26 方向 00且夾頭速率為 30mm/min 不同溫度之成形極限圖
81
圖4. 27 方向 900且夾頭速率為6mm/min 不同溫度之成形極限圖
圖4. 28 方向 900且夾頭速率為30mm/min 不同溫度之成形極限圖
82
圖4. 29 室溫下方向為 00不同速率之成形極限圖
圖 4. 30 室溫下方向為 900不同速率之成形極限圖
83
圖 4. 31 250℃下方向為 00不同速率之成形極限圖
圖 4. 32 250℃下方向為 900不同速率之成形極限圖
84
圖 4. 33 室溫下平行方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
85
圖 4. 34 室溫下平行方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
86
圖 4. 35 室溫下平行方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
87
圖 4. 36 室溫下平行方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
88
圖 4. 37 室溫下垂直方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
89
圖 4. 38 室溫下垂直方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
90
圖 4. 39 室溫下垂直方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
91
圖 4. 40 室溫下垂直方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
92
圖4. 41 250℃下平行方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
93
圖4. 42 250℃下平行方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
94
圖4. 43 250℃下平行方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
95
圖4. 44 250℃下平行方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
96
圖4. 45 250℃下垂直方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
97
圖4. 46 250℃下垂直方向裁切低應變速率 FLD 試片圖
98
圖4. 47 250℃下垂直方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
99
圖4. 48 250℃下垂直方向裁切高應變速率 FLD 試片圖
100
圖4. 49 拉伸至破斷之試片未腐蝕金相圖
圖4. 50 室溫下夾頭速率 6mm/min 方向為 00之金相
101
圖 4. 51 室溫下夾頭速率 6mm/min 方向為 450之金相
圖 4. 52 室溫下夾頭速率 6mm/min 方向為 900之金相
102
圖 4. 53 室溫下夾頭速率 30mm/min 方向為 00之金相
圖 4. 54 室溫下夾頭速率 30mm/min 方向為 450之金相
103
圖 4. 55 室溫下夾頭速率 30mm/min 方向為 900之金相
圖 4. 56 250℃下夾頭速率 6mm/min 方向為 00之金相
104
圖 4. 57 250℃下夾頭速率 6mm/min 方向為 450之金相
圖 4. 58 250℃下夾頭速率 6mm/min 方向為 900之金相
105
圖 4. 59 250℃下夾頭速率 30mm/min 方向為 00之金相
圖4. 60 250℃下夾頭速率 30mm/min 方向為 450之金相