複材成形參數討論

4.1.1.預形體預熱溫度的影響

複合材料進行擠壓鑄造的過程中，預形體預熱的溫度對複材滲透成形 非常重要。過低的預熱溫度充填時阻力大，一般容易失敗，圖4.1 為未經 預熱之複材試片，鋁液只在碳纖維周圍包覆，未能順利進入碳材內部，通 常需提高預形體的預熱溫度進行含浸才能得到好的滲透性。表4.1為將鋁液 溫度固定在750℃，實驗後碳材預形體的預熱溫度需達750℃以上才能讓鋁 液良好的滲透至複材內部。

圖4.1 預形體未預熱之試片 表4.1 碳材預形體預熱溫度與滲透比較

預熱溫度 滲透情形

650℃ 不佳

700℃ 不佳

750℃ 良好

800℃ 良好

相反的過高的預熱溫度會讓預形體產生氧化而損失重量，甚至破壞預

4.1.2. 鋁液滲透之壓力和速度控制

滲透之壓力和速度快慢會影響滲透預形體之滲透液流速度。太慢的滲 透壓力和速度，使鋁液的動能不足，且在滲透過程凝固太快，造成滲透的 不完全。太快之滲透速度使得預形體內部之氣體來不及排出時，氣體即會 在模穴中被壓縮，氣體體積被壓縮後內部壓力會越來越高，如超出預形體 可承受之壓力即會使預形體變形或崩潰，圖4.3 示為預形體受壓縮變形。

此外太快之滲透速度，滲透液也容易噴出模具外使壓力不容易建立，影響 鋁液含浸進入的量。

圖4.3 壓縮變形後的預形體 4.1.3. 擠壓鑄造擠桿壓力和澆鑄溫度

各種不同的預形體其高溫預熱下仍具有適度的強度時，擠壓過程中澆 鑄溫度較高，較容易將液態金屬擠進預形體內部，但同時也易產生凝固收 縮的孔洞。擠桿壓力的相對大小，太大會造成預形體崩潰；太小又會產生 填充不足而留下孔洞。一般發泡碳的碳材體積分率大都比較低，體積分率 達到約50％左右已經屬於非常高的體積分率了，所以強度較1D碳材低，當 壓力過大和溫度過低時預形體容易受擠壓變形，如圖4.4示。

圖4.4 受擠壓後的發泡碳/鋁複材

實驗條件以改變四種擠壓壓力和五種澆鑄溫度分別針對碳纖維預型體 進行分析研究，以了解製程條件的相關性。由表4.3 得知當鋁液溫度過低 時改變擠壓壓力對鑄件健全性無直接的影響。鋁液溫度設定高低的影響，

由表中示，低於700^oC時不易將鋁液滲入碳材中，較好的成形條件須提高 至800^oC左右方可得良好及穩定的成形複材。

表4.3 擠壓壓力與鋁液溫度對鑄件之影響 鋁液溫度（℃）

擠壓壓力（Kg/㎝²）

70 100 120 140

650

× × × ×

700

× × × ×

750

× × ○ ○

800

○ ○ ○ ○

850

○ ○ ○ ○

○ ：滲透良好 ×：滲透不良或預形體變形

4.1.4. 複材成形缺陷分析