金相微結構觀察

在金相顯微組織觀察，主要採用OLYMPUS CX51M光學顯微鏡 來觀察熔融區、熱影響區與未受影響之母材區之銲後各區域變化。由 圖4-39(a~c)顯示A7050-T7451鋁合金母材各個不同截面之微觀結構，

在橫斷面與軋延面都存在大量的等軸晶粒，這些等軸晶粒均勻度較 高，唯在橫斷面與縱向面因軋延因素存在著沿軋延方向而變形拉長之 長條晶粒尺寸約100µm，主要為T7451乃先以470℃左右之溫度固溶及 170℃左右之溫度時效處理後再進行應力消除處理。

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圖 4-39 A7050-T7451 鋁合金母材各個不同截面之微觀結構(a)RD-TD 軋延面、(b) ND-TD 橫截面、(c)RD-ND 縱截面

圖4-40(a~e)顯示，A7050/A7075異質銲接採用填料ER5556，在 A7050側之銲道銲後經各階段熱處理之金相微結構與圖4-41(a~e)顯 示，A7050/A7075異質銲接採用填料ER5556，在A7075側之銲道銲後 經各階段熱處理之金相微結構。圖4-40(a)、圖4-41(a)顯示為未經銲後 熱處理之銲道微觀組織，由於銲件經過銲接時之高溫熱循環作用，再 經由自然空冷後，於圖中看出熔融區具有明顯的類似鑄造冷卻所產生 的粗大等軸樹枝狀晶組織，結晶構造由銲接過程之熔融狀態於內部產 生結晶核近向四周生長而形成晶粒與晶界，此區域凝固後形成一等軸 晶的區域，。並從圖4-40(a)、圖4-41(a)看出，在熔融區附近之晶粒均 由母材內部長出，以磊晶成長方式成長且沿向著溶池方向也就高溫熱 流方向成長。因此此區域均為柱狀結構之晶粒，而此區域在熔池凝固

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圖4-40(b)、圖4-41(b)顯示，銲後經477℃/50min. 之固溶處理，其 銲道微觀組織，在靠近溶池邊緣處銲道樹枝狀晶已明顯地透過固溶處

另從圖4-40(d,e) 、圖4-41(d,e)顯示，銲件經固溶處理、水淬後經 過時效處理，由於過時效處理較頂時效處理之溫度與時間均來的高且 長，所以在銲件熔融區之結晶構造均有較大的趨勢，其結構內之析出

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物為尺寸較大的且分佈較為稀疏之半整合中間相η'(MgZn₂)及不整 合的穩定相η(MgZn₂)，在過時效處理可發現，在A7050與A7075兩側 均於熔融區靠近熱影響區附近發現有帶狀之激冷區晶粒，主要因受到 鋁合金母材壁的冷卻而有較細小的等軸晶出現。

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F Z F Z F Z

HA Z HA

HA Z

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圖4-40 A7050/A7075異質銲接採用填料ER5556，在A7050側之銲道銲後各階段熱處理之金相微結構(a)T1； (b)T4A；(c)T6A；(d)T73A；(e)T73AC

F Z F Z

HA Z HA Z

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F Z HA Z F Z HA Z F Z HA Z

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圖4-41 A7050/A7075異質銲接採用填料ER5556，在A7075側之銲道銲後各階段熱處理之金相微結構(a)T1； (b)T4A；(c)T6A；(d)T73A；(e)T73AC

F Z F Z

HA Z HA Z

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由圖 4-42(a)顯示 A2024/A2024 以 ER2319 填料進行接合之銲後 銲道結構，在位於銲道中心處屬於近似等軸樹枝狀結晶組織，在近熔 融線附近整體之結晶成長方向朝銲道中心，意謂整體融熔金屬凝固從 母底材側以樹枝狀結晶狀態成長，然而部分部位因熔融金屬液補充不 及收縮凝固速度導致造成熔融線附近發現一些沿晶破裂之紋路(如箭 頭所示)。由圖 4-42(b)顯示 A7050/A7050 對接採 ER5356 填料之銲後 銲道結構，在位於銲道中心處屬於近似等軸晶組織，而在熔融線附近 有層狀等軸晶夾雜柱狀晶組織，並在熱影響區之部份熔融區處因電弧 熱而導致晶粒產生再結晶現象並有粗大之再結晶組織，而未受銲接電 弧影響區域仍存在如圖 4-39(c)所示之受軋延之長條狀結晶狀態。

圖 4-42(c、d)顯示 A7050/A2024 對接分別採 ER5356 與 ER2319 填料 之銲後銲道結構，近熔融線附近有大量的析出物出現於晶粒內部與晶 熔融區(A7050 側)附近亦出現與圖 4-42(b)相同之帶狀細小等軸晶組 織，在(A2024 側)是無觀察到之組織狀態，帶狀之細小等軸結晶被稱 之為無樹狀晶軸帶^[104](Non-dendritic equiaxed zone, EQZ)或激冷帶

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圖 4-42 銲後經自然時效之銲道結構，(a) 2024/2024-2319 、(b) 7050/7050-5356 、(c)7050/2024-5356 、(d) 7050/2024-2319

-152- 則增大為長150 µm、寬40 µm為長條狀結構。圖4-43(c、d)分別顯示 A7050/A2024以ER5356與ER2319填料銲後，分別再經477℃與493℃

固溶處理，圖4-43(c)顯示，在7050側部份熔融區顯示夾雜著如圖4-43(b) 之粗大化晶粒與部份的樹枝狀結構，其樹枝狀晶粒主要來自於A2024 母材，因電弧銲接熔融於熔池間流動所致。然而在A2024側，因固溶 溫度不及493℃，故僅部份細小樹枝狀存在。圖4-43(d)顯示，由於填

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料採用ER2319且固溶溫度為493℃，故熔池熱影區部分熔融區佈滿大 量的析出物CuAl₂ (黑色部位)，A2024側與圖4-43(a)結構類似，唯 A7050側熱影響區長條狀晶粒稍有變大外，並於熱影響區之長條狀晶 粒內部析出物因處較高溫之固溶溫度，其內部析出物產生集聚效果，

在部分溶融區部位更可明顯看出有部分沿晶裂紋產生，在熔融線附近 之結構為樹枝狀結晶與微量細小等軸晶夾雜存在。

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圖 4-43 銲後經固溶時效處理之銲道結構，(a) 2024/2024-2319 、(b) 7050/7050-5356 、(c)7050/2024-5356 、(d) 7050/2024-2319 圖4-44(a)顯示A2024/A2024-2319銲後經固溶+人工時效(191℃-1 細小的MgZn₂析出物且存再細小長條狀晶粒夾雜在長約100~200µm 處並維持與母材一樣層狀分佈，而這些小晶粒內部及其晶界亦存在細 晶粒及晶界上仍存在大量的MgZn₂析出相來提升機械性能。圖4-44(d)

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顯示A7050/A2024-2319接合狀態，大量的黑色CuAl₂析出物存在各區 域內及由A7050側熔解混合於銲道熔融區所析出的MgZn₂析出物，然 因受較高溫的人工時效(191℃)，在A7050側之析出物因溫度驅動而析 出聚集而降低銲道性能，在A2024側因需交高溫之時效其析出物才達 至穩定相狀態，因而維持相當程度之機械性能。

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圖 4-44 銲後經人工時效之銲道結構，(a) 2024/2024-2319 、(b) 7050/7050-5356 、(c)7050/2024-5356 、(d) 7050/2024-2319