試片腐蝕前

3.5.1.1 裂孔的體積分率

圖 3-20 為 E2 試片在不同變形條件，變形至不同應變狀態後的裂孔化結果。

在低應變速率 6x10

^-4

s

^-1

下，從低溫 200

^o

C 到高溫 400

^o

C，應變至 0.7 以下，其裂 孔化的程度差異不大，都約佔總體積 1%左右；然而變形至 0.7 後，高溫 400

^o

C 的裂孔化程度遠比中溫 300

^o

C 嚴重，如果以第一章中(11)式所提的方程式來描述 裂孔體積分率的成長，400

^o

C 的表象成長參數

η App

為 2.7，300

^o

C 的表象成長參數

η App

為 0.41。一般而言，裂孔成長在高溫下會較低溫來的低，然而在此的實驗結 果卻與一般的認知有所差異，詳細原因會留待第四章的實驗討論有詳細的探討。

在 400

^o

C 與 1x10

^-2

s

^-1

高應變速率下，其裂孔所佔的體積分率略高於 300

^o

C 的 1x10

^-2

s

^-1

下所佔的裂孔體積分率。然而以(11)的方程式描述裂孔體積分率的成 長，可以發現兩者的表象成長參數差異不大，300

^o

C 為 0.83，400

^o

C 為 0.72。

3.5.1.2 裂孔尺寸的分佈

E2 試片以各種不同變形條件，變形至不同應變狀態的裂孔尺寸分佈情如圖 3-21~3-24。從圖 3-21 與 3-23 中可以發現到，從中溫 300

^o

C 的低應變速率到高應

變速率或是高溫 400

^o

C 的低應變速率到高應變速率，其裂孔大小主要集中在小裂 孔的範圍居多，不論是從應變初期開始，或是應變至快接近斷裂狀態，一值都是 維持小裂孔數目居多。表 3-5 整理出在各種不同變形條件下，應變至不同狀態的 大小裂孔佔所有裂孔數量百分比，直徑小於 2 µm 的裂孔在各種應變狀態下，約 佔 50~70%不等，這也告訴我們裂孔中有大部分的比例都是以小型裂孔型態出現。

以直徑大於 10 µm 以上的裂孔之角度，來看待裂孔的尺寸分佈，如圖 3-22 與 3-24。在 6x10

^-4

s

^-1

的低應變速率下，中溫 300

^o

C 出現較大型裂孔的數量與最 大尺寸的裂孔，一直都是低於高溫 400

^o

C，從應變初期的 0.4 左右到應變至 1 左 右都是如此。在 1x10

^-2

s

^-1

的高應變速率下，在應變初期 0.3~0.2 左右，300

^o

C 與 400

^o

C 其出現大型裂孔數量與最大尺寸是相差不大的；但是隨著應變的增加，

400

^o

C 出現大型裂孔之數量與最大尺寸的裂孔，其速率遠高於 300

^o

C。這樣的實 驗結果與一般印象中的越高溫其裂孔生長速率越得以受到抑制是相反，詳細原 因，將留待實驗討論的章節再繼續詳細的分析。另外若是以相同溫度但卻不相同 應變速率來看，應變速率高，其出現大型裂孔的數量與最大尺寸裂孔會高於低應 變速率。

3.5.1.3 裂孔數量的變化

在每單位面積下，所有裂孔的數目隨著應變增加，其變化趨勢如圖 3-25 所 示。從圖所示，其裂孔總數除了在應變初期有一明顯增加之外，往後的應變，其 裂孔總數約粗略維持在一定值。這樣的實驗結果暗示著，鎂合金在超塑性變形過 程中，應變誘發裂孔成核是受到限制的，主要是裂孔成長。另外以相同溫度，不 同應變速率的角度來看裂孔數目，應變速率越低其單位面積內所擁有裂孔數目比 應變速率高來得低，且溫度越高，兩者的差異越明顯。如果以相同應變速率，不 同溫度來看，溫度越低，其裂孔的數量較溫度高者來得高。這樣的結果符合，較

低應變速率，其有較多時間完成晶界滑移變形機制所需進行的補償機制，而越高 溫度則能有讓較多原子發生擴散來完成補償機制，致使裂孔成核不易產生。

3.5.1.4 裂孔的長短軸比(aspect ratio)與拉伸之夾角

在 3.5.1.2 部分中所提到，裂孔的尺寸以等效圓面積來換算，在這隨即改為 針對裂孔的外觀，用一等效橢圓來計算，可得橢圓的長短軸，以及長軸與拉伸軸 所夾的角度ψ。在此的實驗結果，把各個試片所觀察到裂孔分為兩部分來呈現，

以裂孔直徑小於 2 µm 為一個部分，另外裂孔最大的前 20 個為另一個部分。

在直徑小於 2 µm 這一部分，其結果如圖 3-26 與 3-27 所示。不論是從中溫 的 300

^o

C 到高溫的 400

^o

C，或者從低應變速率的 6x10

^-4

s

^-1

到高應變速率的 1x10

^-2

s

^-1

，其長短軸比，約 50~80%都集中在 1.5 以下，這也告訴我們，直徑小於 2 µm 的裂孔，絕多數都趨近於一個圓。其長軸與拉伸軸的夾角ψ，從 0

^o

~90

^o

其分佈相 當平均，呈現一種近似隨機分佈，並沒有任何一個角度較為突出，其平均值約在 40

^o

~50

^o

之間，結果符合隨機分佈的平均值夾角 45

^o

。這樣的結果告訴著我們，裂 孔小於 2 µm 的裂孔主要受到原子得以快速擴散，維持其裂孔表面近似一個圓。

以各個試片所觀察到的裂孔尺寸最大的前 20 個，來比較其長短軸比和長軸 跟拉伸軸之間的夾角ψ，如圖 3-28 與 3-29 所示。若與裂孔直徑小於 2 µm 相比較，

可以清楚發現到這些最大裂恐之長短軸比，從大多數的 1.5 往較高數值移動，且 長軸與拉伸軸夾角從隨機分佈轉變成往低角度靠攏，這也意謂著其長軸逐漸與拉 伸軸方向平行。這樣實驗結果暗示著我們，尺寸較大的裂孔，其背後主導它們生 長的因素是塑性機構為主。

3.5.1.5 破斷端之裂孔化情形

將 3.2.3 部分所提及的拉伸至破斷的試片，截取靠進破斷端部分，將其拋光 拍下整個試片的裂孔化情形，如圖 3-30 與 3-31 所示。在 6x10

^-4

s

^-1

低應變速率下，

隨著溫度越高，其裂孔化的程度也越嚴重；但如果比較試片外觀，可以清楚發現 到低溫 200

^o

C 的區域頸縮現象相當嚴重，中溫 300

^o

C 其頸縮現象已較 200

^o

C 改善 許多，為擴散頸縮現象，再繼續看到高溫 400

^o

C，試片兩側已經是平行狀態，幾 乎沒有頸縮現象。這樣的結果告訴我們，低溫 200

^o

C 下，使試片破斷的主要因素 以差排滑移導致應變硬化集中於破斷端所致；而中高溫以上，因晶界滑移貢獻比 重增加，差排運動貢獻於變形比重降低，使得破斷呈現擴散頸縮現象。

在 1x10

^-2

s

^-1

下，中高溫的破斷與低溫 200

^o

C 相較，其頸縮偏向擴散頸縮現 象，且其裂孔化也比 200

^o

C 嚴重。比較 300

^o

C 與 400

^o

C 其裂孔化情形，可以發現 400

^o

C 的裂孔化程度比 300

^o

C 嚴重，這結果與一般所認知的較低溫其裂孔化較嚴 重有所出入，詳細原因一樣留待下章再做分析。

若以相同溫度不同應變速率做比較，可以發現應變速率較低，其裂孔大小 與數量所呈現是大而少，而應變速率較高，則是小而多。這意謂著應變速率較低，

則是有較足夠時間讓裂孔成長且發生裂孔聯合現象，而應變較高，其裂孔成核較 容易。

在文檔中 鎂合金超塑變形之裂孔成核成長研究 (頁 53-56)