鈧含量對7039鋁合金銲道結構及機械性質影響之研究 鍾延徽、廖芳俊
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摘 要
本研究主要目的是對7039鋁合金以惰氣鎢電極電弧銲(TIG銲)的施銲方式將不等含量之鈧元素熔融於銲道內，並藉由熱處 理的施加與否，探討鈧含量、微結構與機械性質變化的情形。 依據實驗結果顯示，鋁合金銲道不論是否添加鈧元素，於未 經熱處理銲道試片之機械性質並無明顯的改變。一旦經由適當的熱處理製程後，鈧含量每增加0.1 wt.%可使銲道晶粒細 化0.56 μm，且當鈧含量超過0.7 wt.%後，此晶粒細化的效果漸不明顯。而微硬度值與抗拉強度則相呼應，大抵隨鈧含量 的增多而呈現明顯提升而漸趨平緩的方式表現。 將未熱處理與經熱處理之銲道試片破斷面相較後，發現經熱處理銲道試片 可觀察到較多韌窩狀組織的存在，故可得知對含鈧銲道施以熱處理，將有助於伸長率與韌性值的提升。 當銲道約為0.7 wt.%鈧含量時，經過465℃、2小時固溶處理及105℃、7小時之時效處理後，整體銲道的晶粒細化效果最為明顯，此時之硬 度值與抗拉強度上升的幅度最為顯著。
關鍵詞 : 7039鋁合金、鈧含量、惰氣鎢電極電弧銲、時效處理、機械性質 目錄
中文摘要iv 英文摘要v 誌謝vi 目錄vii 圖目錄x 表目錄xiv 第一章 前言1 第二章 文獻回顧3 2.1 鋁及其合金特性3 2.2 合金元素 的添加對鋁合金性質之影響3 2.2.1 添加銅(Cu)元素之影響3 2.2.2 添加矽(Si)元素之影響4 2.2.3 添加鋅(Zn)元素之影響4 2.2.4 添加鎂(Mg)元素之影響4 2.2.5 添加鈧(Sc)元素之影響4 2.2.6 添加鋯(Zr)元素之影響5 2.3 鋁合金之分類6 2.4 鈧含量對鋁合金 之影響 7 2.5 不同銲接方式加入Sc元素10 2.6 鈧合金目前研究情形12 2.6.1 2000系列鋁合金加入鈧元素12 2.6.2 5000系列鋁合 金加入鈧元素15 2.6.3 7000系列鋁合金加入鈧元素21 第三章 實驗方法24 3.1 實驗材料24 3.2 實驗規劃25 3.3 實驗步驟27 3.4 銲接實驗28 3.5 熱處理製程29 3.6 試片取樣及鑲埋30 3.7 金相試片的拋光與腐蝕 32 3.8 硬度試驗33 3.9 拉伸試驗34 3.10 破斷 路徑與破斷面分析 35 3.11 晶粒尺寸之量測計算36 3.12 掃描式電子顯微鏡(SEM)及X光能量分散光譜儀(EDS)38 第四章 實驗 結果分析與討論39 4.1 母材微結構觀察、成份分析與機械性質測量39 4.2 鈧含量對未熱處理銲道之影響40 4.2.1 7039鋁合金 銲道之巨觀金相結構40 4.2.2 7039鋁合金銲道之微結構與成份分析40 4.2.3 7039鋁合金銲道硬度分佈與銲道橫截面探討 42 4.2.4 7039鋁合金銲道之機械性質45 4.2.5 未熱處理之7039鋁合金銲道破斷面的分析47 4.3 鈧含量對熱處理銲道之影響49 4.3.1 經熱處理之7039鋁合金銲道巨觀金相結構49 4.3.2 7039鋁合金銲道微結構與成份分析50 4.3.3 7039鋁合金銲道之微硬度 值分佈情形53 4.3.4 施以熱處理之7039鋁合金銲道機械性質55 4.3.5 7039鋁合金銲道破斷面分析57 4.4 7039鋁合金未熱處理 與經熱處理銲道試片之比較60 4.4.1 未熱處理與經熱處理銲道試片晶粒尺寸與機械性質之比較60 第五章 結論66 第六章 參 考文獻67
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