熱處理製程對鋁-鋅-鎂-鋯合金銲件機械性質之影響

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

熱處理製程對鋁-鋅-鎂-鋯合金銲件機械性質之影響 研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 ： 個別型

計 畫 編 號 ： NSC 98-2221-E-011-031-

執 行 期 間 ： 98 年 08 月 01 日至 99 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學機械工程系

計 畫 主 持 人 ： 吳翼貽

處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 99 年 12 月 27 日

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行政院國家科學委員會補助專題 行政院國家科學委員會補助專題 行政院國家科學委員會補助專題

行政院國家科學委員會補助專題研 研 研究計畫成果報告 研 究計畫成果報告 究計畫成果報告 究計畫成果報告

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計畫類別：□個別型計畫 □整合型計畫 計畫編號：NSC 98-2221-E-011-031

執行期間： 98 年 8 月 1 日 至 99 年 7 月 31 日

計畫主持人： 吳翼貽 國立台灣科技大學機械工程系副教授 計畫參與人員：尤聖名 國立台灣科技大學機械工程系研究生 張恩誠 國立台灣科技大學機械工程系研究生

本成果報告包括以下應繳交之附件：

□赴國外出差或研習心得報告一份

□赴大陸地區出差或研習心得報告一份

□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份

□國際合作研究計畫國外研究報告書一份 執行單位：國立台灣科技大學

中 華 民 國 九 十 九 年 七 月 二 十 九 日

熱處理製程對鋁-鋅-鎂-鋯合金銲件機械性質之 影響

Effects of heat treatment in mechanical properties

of Al-Zn-Mg-Zr alloys weldments

一 一

一 一、 、 、 、摘要 摘要 摘要 摘要

本計畫的目標係探討熱處理製程對Al-Zn-Mg-Zr 合金銲件機械性質及其微觀結構的影 響。在本計畫內應用一無錳、含鋯、具高鋅與鎂含量的Al-Zn-Mg-Zr合金為母材來製作銲件；

銲件之製作方式以ER5356及ER5183為填料採用氬銲(TIG)進行ER5356及ER5183之填料銲接 方式而得。將所得之銲件施以不同的熱處理製程後，再應用各種材料性質測試與檢測分析方 法，來探討熱處理製程對此鋁合金銲件的機械性質及其微觀結構的影響。

本計畫係應用ER5356及ER5183為填料，以氬銲(TIG)方式行有填料銲接，來取得本計畫 所需的銲件；再將銲件進行人工時效(AA)、T6、T7及RRA等熱處理後，進行拉伸試驗和微硬 度試驗，以探討熱處理製程對銲件機械性質之影響。

研究結果顯示，應用ER5356為填料之Al-Zn-Mg-Zr合金銲件最佳銲後熱處理參數分別是 T6：470℃/40min. + 80℃/14hr. + 120℃/27hr. ; T7：470℃/40min. + 80℃/14hr. + 107℃/8hr. + 168℃/12hr. ; RRA：T6 + 180℃/20min. + 120℃/27hr.。應用ER5183為填料之Al-Zn-Mg-Zr合金 銲件最佳銲後熱處理參數分別是 T6：470℃/160min. + 80℃/14hr. + 120℃/27hr. ;T7：470℃ / 160 min. + 80℃/14hr. + 107℃/8hr. + 168℃/12hr. ; RRA：T6 + 180℃/20min. + 120℃/27hr.。研 究結果亦顯示銲後熱處理製程參數受銲條錳含量之影響甚大。在析出製成相同的情況下，高 錳含量銲條 (ER5183) 所製成之銲件其銲道需經較長的固溶處理時間，方能與應用低錳含量 銲條 (ER5356) 所得銲件達到相同之析出硬化效果。

關鍵詞：銲後熱處理、機械性質、T6、T7、RRA、錳含量、Al-Mg-Zn-Zr 合金

Abstract

The objective of this project is to study the effects of post-weld heat-treatment processes on the mechanical properties and micro-structures of weldment made by a newly developed high-strength Mn-free Al-Zn-Mg-Zr alloy.

In this project, ER5356 and ER5183 were used as filler metals to produce welding joints of this aluminum alloy. Welded specimens were subjected to AA(artificial aging), T6, T7, and RRA heat-treatment processes. Tensile tests and cross-sectional micro-hardness tests were conducted to characterize the effect of heat-treatment on the mechanical properties of these weldments.

Experimental results showed that the most suitable process parameters for welds made with ER5356 filler metal are T6: 470℃/40min. + 80℃/14hr. + 120℃/27hr. ; T7: 470℃/40min. + 80℃/14hr. + 107℃/8hr. + 168℃/12hr. ; and RRA: T6 + 180℃/20min. + 120℃/27hr, The most suitable process parameters for welds made with ER5183 filler metal are T6: 470℃/160min. + 80℃/14hr. +120℃/27hr. ; T7: 470℃/160min. + 80℃/14hr. + 107℃/8hr. + 168℃/12hr. ; and RRA: T6 + 180℃/20min. + 120℃/27hr. The Mn-content of filler wire has strong impact on the process parameters of post-welding heat treatment. Longer solid solution time is required for welds made with filler wire having higher Mn-content (ER5183) to achieve the same precipitation hardening effect as weld made with filler wire having lowered Mn-content (ER5356).

Key words: post-weld heat-treatment, mechanical properties, T6, T7, RRA, Mn-content, Al-Zn-Mg-Zr alloy

二 二 二

二、 、 、 、前言 前言 前言 前言

工業上常用之 7000 系列鋁合金可概分 為高強度(500~550MPa)之 Al-Zn-Mg-Cu 合 金，及中高強度(350~400MPa)的 Al-Zn-Mg

合金二種。高強度 Al-Zn-Mg-Cu 合金由於銅

（Cu）的添加【1-5】，提高合金的時效硬化

能力，增加材料強度、抗應力腐蝕能力(Stress

Corrosion Cracking Resistance,SCCR)，及抗氫

3

脆的能力，最常用者為 AA7070、AA7050、

AA7010 及 AA7475。惟此系材料在應用上卻 存在致命的缺陷，即工件具高淬火敏感性、

及焊接不易等特性；且當材料在具最高強度 之 T6 時效(Peak-aging)狀態下，卻擁有極差 的抗應力腐蝕能力【6-8】。故在應用上均以 T7 或 T76 煉度(460~500MPa)的過時效處理 狀 態 為 之 ， 惟 其 強 度 較 T6 時 效 者 低 了 10~15%。目前雖已開發出 RRA (Retrogression and Re-Ageing, RRA)【9-18】熱處理製程來 解決此一問題（經 RRA 熱處理後，工件可 具有 T6 強度及近於 T7 之抗應力腐蝕性），

惟由於此製程係三階段時效處理製程，所需 時間較長，故此製程尚未被工業界大量採用。

為 改 善 Al-Zn-Mg-Cu 合 金 銲 接 性 不 佳，故在 1970 年代將 Cu 含量去除，並添加 了少量的 Mn、Ti、Zr 等合金元素，開發出 Al-Zn-Mg 合金【19】 ，AA7005 及 AA7039 與高強度 Al-Mg-Zn-Cu 合金相比，其 Zn、

Mg 合金元素含量較低，且 Cu 元素的含量 極低(<0.1%)，因此具優良的銲接性；另外更 添加了少量的 Mn、Cr、Ti 及 Zr 等過渡元 素，可降低淬火敏感性【2,20-23】 ，可用較低 的淬火速率進行淬火，大大的減少工件變形 的機會。

在 Al-Zn-Mg 合金中添加 Mn、Ti、Zr 有 細晶效果【24,25,26,27,28-29】 ，添加 Cr 可增 加抗應力腐蝕性及淬火敏感性【26】 。過去研 究顯示【27】，若 Mn 含量高於 Al-Zn-Mg 合 金 的 固 溶 能 力 (0.15%) 【28 】時 則會形成 (CrMn)Al

，MnAl

成(MgMn)

Al

析出相，

對析出強化效果有不利的影響；加 Zr 元素可 以達到形成極細顆粒的 Al

Zr，達到晶粒細化 的效果【29】 ，增加 Al-Mg 合金的強度【24】 ， 且可在 600°K 以下抑制晶粒的成長【25】。

故在本研究計畫內係應用無錳、含鋯、

具高 Zn+Mg 含量之 Al-Zn-Mg-Zr 合金為母 材，以具不同錳含量之 ER5356 及 ER5183 為 填料，採用有填料之 TIG 銲接方式製作銲 件。進行銲後熱處理製程對 Al-Mg-Zn-Zr 合 金銲件機械性質及微觀結構影響的研究工 作，並將研究結果與前期研究成果進行比 較，探討 Zn/Mg 原子數比值、Mn 元素含量 對銲後熱處理製程及銲道微觀結構的影響，

進而可對 Mn 元素含量對 MgZn

析出機制的 影響有所瞭解。

三 三 三

三、 、 、實驗方法與步驟 、 實驗方法與步驟 實驗方法與步驟 實驗方法與步驟

本研究之進行步驟係針對Al-Mg-Zn-Zr 合金應用ER5356及ER5183為填料，訂定TIG 銲接製程所需的銲接參數，製作本計畫所需 之銲件，所用材料其合金成分如表一所示，

利用本實驗室先前研究所得將銲件進行固溶 (SS)、頂時效(T6)、過時效(T7)及退化再時效 (RRA)等銲後熱處理製程；再由已進行熱處 理之銲件上截取適宜長度製作試片，進行拉 伸試驗、微硬度試驗，以探討不同熱處理製 程對銲件機械性質的影響。

3.1 維克氏微硬度試驗 維克氏微硬度試驗 維克氏微硬度試驗 維克氏微硬度試驗

將銲件經拋光處理後，以微硬度試驗機 作每隔0.6mm定點進行硬度量測，量測範圍 為自銲道中心線至母材，荷重及反應時間分 別為300g及15秒。

3.2 拉伸試驗 拉伸試驗 拉伸試驗 拉伸試驗

利 用 電 腦 伺 服 控 制 材 料 試 驗 機 HT-2102BP 進 行 拉 伸 試 驗 ， 拉 伸 速 率 為 0.05mm/sec，標距25mm。各熱處理製程均取 三塊試片測試值平均後，所得數據即為抗拉 強度値。

3.3 掃描式電子顯微鏡 掃描式電子顯微鏡 掃描式電子顯微鏡 掃描式電子顯微鏡

本實驗先以銲件經微硬度試驗後之刻痕 做為記號，接著以JOEL JSM-6390LV掃描式 電子顯微鏡(SEM)從銲道中心線至母材每 0.6mm針對Al、Zn、Mg、Zr及Mn元素作能量 散佈光譜儀(Energy-Dispersive Spectrometer, EDS)之分析，以獲得從銲道至母材上述元素 之含量變化，而其精度值約為0.1 wt%。另外 由於SEM之景深較光學顯微鏡深，對於不平 整之試片表面可獲得較立體之影像，因此可 用來觀察拉伸試片破斷面之凹窩狀組織 (dimple)型態。

四 四 四

四、 、 、結果與討論 、 結果與討論 結果與討論 結果與討論

4.1 應用 應用 應用 應用 ER5356 所得 所得 所得銲件 所得 銲件 銲件銲後 銲件 銲後 銲後熱處理製程 銲後 熱處理製程 熱處理製程 熱處理製程 參數之選定

參數之選定 參數之選定 參數之選定 4.1.1 T6 製程 製程 製程 製程

圖 一 所 示 為 應 用 ER5356 所 得 銲 件 經

470℃/40min. 固 溶 處 理 和 低 溫 人 工 時 效

80℃/14hr.後，在120℃人工時效處理時之硬

度與時效時間關係圖，銲道及母材所示之微

硬度值係分別為銲道及母材之平均值。銲道

經24小時時效處理後，硬度值趨於飽和(147

HV)，母材則在27小時時效後，硬度值呈穩

定狀態(185HV)，即使再增加時效時間，銲道 與母材硬度值仍無明顯上升的趨勢，因此選 用470℃/40min.+80℃/14hr.+ 120℃/27hr.為應 用ER5356 所得銲件之T6熱處理製程參數。

4.1.2 T7 製程 製程 製程 製程

T7過時效熱處理的主要目的為使材料獲 得較佳之抗應力腐蝕性能，但其硬度會低於 T6製程。一般T7熱處理硬度以T6熱處理硬度 值之80%~90%為主。

圖 二 為 應 用 ER5356 所 得 銲 件 經 470℃/40min. 固 溶 處 理 及 人 工 時 效 80℃/14hr.+107℃/8hr.後，硬度相對於168℃

時效時間之關係圖。為了符合T7熱處理製程 強度，經計算後銲件之母材硬度值需介於 148~166HV，銲道硬度值則為118~130HV之 間。圖二得知母材硬度值在時效時間2小時

~14小時，硬度值介於169HV~141HV之間，

銲 道 硬 度 值 均 在 118HV 以 上 。 因 此 以 168℃/12hr.(母材149HV、銲道130HV)銲件為 本實驗所設定之參數。

因 此 選 定 T7 熱 處 理 製 程 參 數 為 470℃40min+80℃/14hr+107℃/8hr+168℃/12 hr.。

4.1.3 RRA 製程 製程 製程 製程

RRA熱處理的目的在使鋁合金具有T6強 度及近於T7的優良抗應力腐蝕性。本研究內 將已完成T6製程的應用ER5356 所得銲件，

先進行180℃時間不等之退化時效處理後，接 著進行再時效處理120℃/27hr.，所得硬度與 退化時間之關係如圖三所示。

銲 後 RRA 熱 處 理 製 程 參 數 為 T6 +180℃/20min. +120℃/27hr.

4.2 應用 應用 應用 ER5356 所得 應用 所得 所得銲件 所得 銲件 銲件機械性質 銲件 機械性質 機械性質結果 機械性質 結果 結果 結果 4.2.1 微硬度結果 微硬度結果 微硬度結果 微硬度結果

應用 ER5356 所得銲件經不同銲後熱處 理製程後，其微硬度分佈圖如圖四所示。銲 件經過固溶處理，其銲件之母材與銲道平均 硬度值分別為 102HV 與 77HV，與銲件未經 銲後熱處理者相比，其母材硬度值約下降 23% ， 銲 道 硬 度 值 下 降 約 7% 。 而 銲 後 AA(Artificial-aging)熱處理為固溶處理後，施 以 80℃低溫人工時效，其目的是為了代替自 然時效與縮短低溫時效之時間。銲件經銲後 AA 熱處理，其母材與銲道平均硬度值約為 150HV 與 119HV，母材較未經銲後熱處理者 提升約 20%，銲道硬度值約提升 43%。

銲件經 T7 熱處理者，母材與銲道之平均 硬度值分別為 149HV 與 130HV，母材較未經 銲後熱處理者提升約 19%，銲道硬度值約提 升 56%。

銲件經銲後 T6 熱處理，其銲件之母材與 銲 道 平 均 硬 度 值 分 別 約 為 185HV 與 147HV ， 母 材 較 未 經 銲 後 熱 處 理 者 提 升 48%，銲道則大幅提升 77%。

而銲件經 RRA 熱處理後，銲件之母材與 銲 道 平 均 硬 度 值 分 別 約 為 185HV 與 150HV ， 母 材 較 未 經 銲 後 熱 處 理 者 提 升 48%，銲道則是 81%; 與經銲後 T6 熱處理者 之銲道與母材硬度相當。

4.2.2 拉伸試驗結果 拉伸試驗結果 拉伸試驗結果 拉伸試驗結果

應用 ER5356 所得銲件經不同銲後熱處 理製程，進行拉伸試驗後試片皆斷裂於銲 道，其抗拉強度及伸長量如表二所示。銲件 經 T7 熱處理後高於 T6 熱處理者，而經固溶 處理與 T7 熱處理者之伸長量皆較其他熱處 理者為高。實驗結果顯示，銲件經銲後熱處 理製程因析出相(MgZn

)的型態不同而有所 消長。

圖五、圖六為應用 ER5356 所得銲件分 別經銲後 T6、T7 熱處理後之拉伸破斷面圖，

由圖中可得知應用 ER5356 所得銲件經 T6 熱 處理後其破斷面窩狀組織形狀大小較均勻，

且較經 T7 熱處理之窩狀組織小，說明銲道內 佈滿緻密的析出相 η’(MgZn

)所致。

而經銲後 T7 熱處理之破斷面有較粗大 且深的窩狀組織，這是由於銲道內具有數量 較多且較粗大的 η 相與 η’相析出物所造成，

且基地內具有較佳延展性。

4.3 應用 應用 應用 應用 ER5183 所得 所得 所得銲件 所得 銲件 銲件銲後 銲件 銲後 銲後熱處理製程 銲後 熱處理製程 熱處理製程 熱處理製程 參數之選定

參數之選定 參數之選定 參數之選定 4.3.1 固溶處理 固溶處理 固溶處理 固溶處理

前期研究結果顯示【31】 ，應用 ER5183 所得 AA7005 銲件其銲道之硬度無法藉由銲 後熱處理有而效的提升，由於較高之錳含量 會阻礙銲道與母材間之鎂鋅元素擴散，使銲 道 無 法 藉 銲 後 熱 處 理 形 成 強 化 相 η’(MgZn2)，進而影響銲道機械性質。故本次 研究採用不同之固溶時間(40min.、80min.、

120min.、160min.與 200min)來觀察銲後熱處 理製程之固溶時間對銲件機械性質之影響。

4.3.2 T6 製程 製程 製程 製程

本研究之 T6 熱處理製程參數為：固溶

5

處理 470℃/40min.、80min.、120min.、160min.

與 200min.＋低溫人工時效 80℃/14hr.＋人工 時效 120℃/27hr.，並依固溶時間之不同分別 記 為 T6-40 、 T6-80 、 T6-120 、 T6-160 與 T6-200 。 圖七為應用 ER5183 所得銲件經 T6-40 熱處 理者之 銲 道，其平 均硬度 值由 As-welded HV73 提升至 HV131，T6-80 者為 HV134、T6-120 者為 HV145，而 T6-160 與 T6-200 者銲道皆大約為 HV152，因此選用 470℃/160min.+80℃/14hr.+ 120℃/27hr. 為 應 用 ER5183 所得銲件之 T6 熱處理製程參數。

4.3.3 T7 製程 製程 製程 製程

T7 熱 處 理 製 程 參 數 為 ： 固 溶 處 理 470℃/40min.、80min.、120min.、160min.與 200min.＋低溫人工時效 80℃/14hr.＋人工時 效 107℃/8hr. ＋168℃/12hr.，並依固溶時間 之不同分別記為 T7-40、T7-80、T7-120、

T7-160 與 T7-200。圖八為應用 ER5183 所得 銲件經 T7 熱處理後之硬度分佈圖，由圖中可 知 T7-160 與 T7-200 銲道之硬度值皆較大，

故 選 用 470℃/160min.+80℃/14hr.+

120℃/27hr.為應用 ER5183 所得銲件之 T7 熱 處理製程參數。

4.3.4 RRA 製程 製程 製程 製程

退化再時效熱處理(RRA)之熱處理參數 為 ： 固 溶 處 理 470℃/40min. 、 80min. 、 120min.、160min.與 200min.＋低溫人工時效 80℃/14hr.＋人工時效 120℃/27hr.＋退化處 理 180℃/20min.＋ 再時效 120℃/27hr.，並依 固 溶 時 間 之 不 同 分 別 記 為 RRA-40 、 RRA-80、RRA-120、RRA-160 與 RRA-200。

圖九為應用 ER5183 所得銲件經 RRA 熱處理 後之硬度分佈圖，而由圖中可觀察出應用 ER5183 所得銲件之銲道硬度分佈型態亦與 T6 熱 處 理 者 ( 圖 七 ) 相 近 ， 故 選 用 470℃/160min.+80℃/14hr.+ 120℃/27hr. 為 應 用 ER5183 所得銲件之 RRA 熱處理製程參 數。

4.4 應用 應用 應用 ER5183 所得 應用 所得 所得銲件 所得 銲件 銲件機械性質 銲件 機械性質 機械性質結果 機械性質 結果 結果 結果 4.4.1 微硬度結果 微硬度結果 微硬度結果 微硬度結果

應用 ER5183 所得銲件經不同銲後熱處 理製程後，其微硬度分佈圖如圖十一所示。

銲件經過固溶處理，其銲件之母材與銲道平 均硬度值分別為 100HV 與 70HV，與銲件未

經銲後熱處理者相比，其母材硬度值約下降 15%，銲道硬度值下降約 1%。銲件經銲後 AA 熱處理，其母材與銲道平均硬度值約為 155HV 與 100HV，母材較未經銲後熱處理者 提升約 32%，銲道硬度值約提升 37%。

銲件經 T7 熱處理者，母材與銲道之平均 硬度值分別為 150HV 與 125HV，母材較未經 銲後熱處理者提升約 28%，銲道硬度值約提 升 71%。

銲件經銲後 T6 熱處理，其銲件之母材與 銲 道 平 均 硬 度 值 分 別 約 為 180HV 與 120HV ， 母 材 較 未 經 銲 後 熱 處 理 者 提 升 53%，銲道則提升 64%。

而銲件經 RRA 熱處理，其母材與銲道平 均硬度值分別約為 178HV 與 150HV，母材較 未 經 銲 後 熱 處 理 者 提 升 52% ， 銲 道 則 是 105%。

結果顯示銲後熱處理製程參數受銲條錳 含量之影響甚大。在析出製成相同的情況 下，高錳含量銲條(ER5183)所製成之銲件其 銲道需經較長的固溶處理時間，方能與應用 低錳含量銲條(ER5356)所得銲件達到相同之 析出硬化效果。

4.4.2 拉伸試驗結果 拉伸試驗結果 拉伸試驗結果 拉伸試驗結果

應用 ER5183 所得銲件經不同銲後熱處 理製程，進行拉伸試驗後試片皆斷裂於銲 道，其抗拉強度及伸長量亦列於表二。由表 中可知銲件經 T7 熱處理後其抗拉強度高於 T6 熱處理者，而經固溶處理與 T7 熱處理者 之伸長量皆較其它熱處理者為高，且與上述 ER5356 銲條所得銲件之抗拉強度相比皆較 高，顯示錳元素的增加對銲件抗拉強度皆有 正面之影響，此與 Park 及 Nam[30]的研究結 果相同，鋁合金內之錳元素將生成錳散佈物 (Mn-dispersoid)，其特性為硬且脆之不可剪切 粒子(non-shearable particle)，在材料受力變形 時藉由釘扎效應(pinning effect)來阻礙內部 差排滑動，使抗拉強度上升之研究相同。

圖十一、圖十二為應用 ER5183 所得銲 件分別經銲後 T6、T7 熱處理後之拉伸破斷 面圖，其和上述之 ER5356 銲件經銲後 T6、

T7 熱處理有相同之情況。

五 五 五

五、 、 、結論 、 結論 結論 結論

1. 應用ER5356所得Al-Zn-Mg-Zr合金銲件

最 佳 銲 後 T6 熱 處 製 程 參 數 理 為

470℃/40min. +80℃/14hr. +120℃/27hr;

銲後T7熱處理製程參數為470℃/40min.

+ 80℃/14hr. + 107℃/8hr.+168℃/12hr;

銲 後 RRA 熱 處 理 製 程 參 數 為 T6 + 180℃/20min. + 120℃/27hr.

銲件經以上熱處理，銲道與母材硬度均 比銲後未經熱處理者高。

2. 應用 ER5183 所得 Al-Zn-Mg-Zr 合金銲 件 最 佳 銲 後 T6 熱 處 製 程 參 數 理 為 470℃/160min. +80℃/14hr. +120℃/27hr;

銲 後 T7 熱 處 理 製 程 參 數 為 470℃/160min. + 80℃/14hr. + 107℃/8hr.+168℃/12hr; 銲後 RRA 熱處 理 製 程 參 數 為 T6 + 180℃/20min. + 120℃/27hr.。

3. 銲後熱處理製程參數受銲條錳含量之影 響甚大。在析出製成相同的情況下，高 錳含量銲條(ER5183)所製成之銲件其銲 道需經較長的固溶處理時間，方能與應 用低錳含量銲條(ER5356)所得銲件達到 相同之析出硬化效果。

六 六 六

六、 、 、 、計劃結果自評 計劃結果自評 計劃結果自評 計劃結果自評

本研究為二年期計畫，在第一年內已依 原訂計畫規劃求得Al-Zn-Mg-Zr鋁合金銲件 最佳銲後熱處理製程參數，並探討銲後熱處 理對銲道機械性質之影響及鋅鎂元素擴散現 象。對其顯微結構及強化原因並未做深入探 討。後續之研究課題為應用已得之最佳銲後 熱處理參數組合，探討銲後熱處理製程對其 銲道析出型態之影響。

七 七

七 七、 、 、 、參考文獻 參考文獻 參考文獻 參考文獻

1. J. J. Thompson, E. S. Tankins, V. S.

Agarwala, Materials Performance, 1987, pp.115-127.

2. B. Sarkar, M. Marek , E. A. Starke, Jr. , Metall. Trans., Vol.12A, 1981, pp.1939-1943.

3. D. A. Hardwick, A. W. Thompson, I. M.

Bernstein, Corros. Sci., Vol.28, 1988, pp.1127-1137.

4. T. H. Sanders, Jr. and E. A. Starke, Jr., Metall. Trans., Vol. 7A, 1976, pp.1047-1418.

5. M.Uekado and S. Okazaki, J. of the Soc. of Mater. Sci., Vol.37 No.412, Jan.1988, pp.36-42.

6. M. O. Speide, Metall. Trans. A, Vol.6A, 1975, pp.631-642.

7. W. Gruhl, Z. Metallkd., Vol.75, 1984,

pp.819-826.

8. T. D. Burleigh, Corrosion, 1991, Vol.47, pp.89-98.

9. 吳翼貽，1998，金屬熱處理，58 期，

pp.32-40。

10. B. M. Cina, U. S. Patent 3856584, Dec.

24th 1974.

11. R. S. Kaneko, Met. Prog., 1980, Vol.118, pp.41-43.

12. W. H. Hunt, Jr. and J. T. Staley, 1989, pp.111-120, Warrendale, PA, TMS.

13. M.B. Hall and J. W. Martin, Z. Metallk., 1994, Vol.85, pp.134-139.

14. J. Robinson and P. Flynn, Key Eng. Mater., 1995,Vol.99-100, pp.143-150.

15. 吳翼貽，AA7075 與 AA7005 鋁合金厚板 材料 RRA 熱處理之研究，國科會計劃編 號 90-2212-E-011-023，90 年國科會結案 報告。

16. 吳翼貽，AA7005 鋁合金擠型材熱處理製 程 之 研 究 （ Ⅱ ）， 國 科 會 計 劃 編 號 92-2212-E-011-038，92 年國科會結案報 告。

17. 吳翼貽，AA7005 鋁合金擠型材熱處理製 程 之 研 究 (Ⅲ) ， 國 科 會 計 劃 編 號 93-2212-E-011-028，93 年國科會結案報 告。

18. 吳翼貽，金屬熱處理，30 卷，2005，

pp.8-12。

19. John E. Hatch, Aluminum Properties and Physical Metallurgy, 1984, pp.370-371.

20. H. Suzuki, M. Kanno and H. Saitoh, J.

Japan Inst. Light Met., Vol.33, 1983, pp.399-406.

21. S. Chang and J. E. Morral, Acta Metall., vol.

23, 1975, pp.685-689.

22. J. T. Staley, Mater. Sci. and Tech., Vol.3, 1987, pp.923-935.

23. K. Ito, N. Nakashima, 輕 金 屬 , Vol.35, No.3, 1985, pp.147-153.

24. Z. Yin, Q. Pan, Y. Zhang and Feng Jiang, Mater. Sci. Eng. A280, 2000, pp.151-155.

25. S. Lee, A. Utsunomiya, H. Akamatsu, K.

Neishi, M. Furukawa, Z. Horita, T. G.

Landdon,Acta Mater.,Vol.50, 2002, pp.553-564.

26. M. Furukawa, H. Wang, and M. Nemoto, J.

Japan Inst. Light Metals,Vol.40, 1990, p.20.

27. 吳翼貽，錳元素含量及銲後熱處理製作對

中高強度鋁合金銲件機械性質的影響，國

7

科會計劃編號 95-2221-E-011-006，九十五 年國科會計畫期末報告。

28. L.F. Monodolfo, “Aluminum Alloys:

structure and Broperties, part 4”, Butterworth & Co.,London,England, 1976.

29. R. Z. Valiev, D. A. Salimonenko, N. K.

Tsenev, P. B. Berbon and T. G. Laugdon, Scripta Mater.,Vol.37, 1997, p.1945.

30. D.S. Park and S.W. Nam, “Effects of Manganese Dispersoid on the Mechanical Properties in Al-Zn-Mg Alloys,” Journal of Materials Science, vol. 30, pp. 1313-1320, 1995.

31. Y.E. Wu and Y.T. Wang, “Effect of Filler Metal and Postwelding Heat Treatment on Mechanical Properties of Al-Zn-Mg Alloy Weldments,” Journal of Materials Engineering and Performance, Published online: 01 April 2010.

Alloy

提供值

G7F

實際值

規格值

max. 4.50-5.50 0.05-0.20 – 0.4 0.05-0.20 0.25 0.06-0.20 0.10 max.

ER5356

實際值

Bal.

規格值

ER5183

實際值

ER5356 ER5183

UTS(MPa) 280 307

As-welded

% Elongation 11.53 8.5

UTS(MPa) 325 338

SS

% Elongation 13.07 14.12

UTS(MPa) 313 336

AA

% Elongation 11.13 9.61

UTS(MPa) 338 365

T6

% Elongation 12.27 10.55

UTS(MPa) 386 418

T7

% Elongation 13.37 12.91

UTS(MPa) 355 421

RRA

% Elongation 10.77 11.65

圖一 銲後 T6 熱處理時間與硬度關係圖 Ageing time(hr.)

Hardness (HV)

表一 母材與銲條成分表(wt.﹪)

Hardness (HV)

Ageing time(hr.) 100

120 140 160 180 200

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

銲道 母材

圖二 168℃人工時效，硬度與導電度關係圖 表二 應用 ER5356 與 ER5183 所得銲件

拉伸試驗結果

gauge length: 25 mm.

8 圖四 應用 ER5356 所得銲件經不同銲後熱處

理製程之微硬度分佈圖

圖十 應用 ER5183 所得銲件經不同銲後熱 Distance from the center line

Hardness (HV)

銲道 熱影響區

母材 圖五 應用 ER5356 所得銲件經銲

後 T6 熱處理之拉伸破斷面圖

圖六 應用 ER5356 所得銲件經 銲後 T7 熱處理之拉伸破斷面圖 圖三 180℃銲件退化與再時效處理之硬度曲線圖

Ageing time(min.)

Hardness (HV)

T6 母材強度

T6 銲道強度

圖九 應用 ER5183 所得銲件經銲後不同固溶時 間 RRA 熱處理後之微硬度分佈圖

圖八 應用 ER5183 所得銲件經銲後不同固溶時 間 T7 熱處理後之微硬度分佈圖

圖七 應用 ER5183 所得銲件經銲後不同固 溶時間 T6 熱處理後之微硬度分佈圖

9 圖十一 應用 ER5183 所得銲件經

銲後 T6 熱處理之拉伸破斷面圖

圖十二 應用 ER5183 所得銲件經 銲後 T7 熱處理之拉伸破斷面圖

國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表

日期:2010/12/27

國科會補助計畫

計畫名稱: 熱處理製程對鋁-鋅-鎂-鋯合金銲件機械性質之影響 計畫主持人: 吳翼貽

計畫編號: 98-2221-E-011-031- 學門領域: 加工與製造

無研發成果推廣資料

98 年度專題研究計畫研究成果彙整表

計畫主持人：吳翼貽 計畫編號：98-2221-E-011-031- 計畫名稱：熱處理製程對鋁-鋅-鎂-鋯合金銲件機械性質之影響

量化

成果項目 ^{實際已達成}

數（被接受 或已發表）

預期總達成 數(含實際已

達成數)

本計畫實 際貢獻百

分比

單位

備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ...

等 ）

期刊論文 0 0 100%

研究報告/技術報告 0 0 100%

研討會論文 0 0 100%

論文著作 篇

專書 0 0 100%

申請中件數 0 0 100%

專利 已獲得件數 0 0 100% 件

件數 0 0 100% 件

技術移轉

權利金 0 0 100% 千元

碩士生 0 0 100%

博士生 0 0 100%

博士後研究員 0 0 100%

國內

參與計畫人力

（本國籍）

專任助理 0 0 100%

人次

期刊論文 0 0 100%

研究報告/技術報告 0 0 100%

研討會論文 0 0 100%

論文著作 篇

專書 0 0 100% 章/本

申請中件數 0 0 100%

專利 已獲得件數 0 0 100% 件

件數 0 0 100% 件

技術移轉

權利金 0 0 100% 千元

碩士生 0 0 100%

博士生 0 0 100%

博士後研究員 0 0 100%

國外

參與計畫人力

（外國籍）

專任助理 0 0 100%

人次

其他成果 ( 無法以量化表達之成 果如辦理學術活動、獲 得獎項、重要國際合 作、研究成果國際影響 力及其他協助產業技 術發展之具體效益事 項等，請以文字敘述填 列。)

無

成果項目 量化 名稱或內容性質簡述

測驗工具(含質性與量性) 0

課程/模組 0

電腦及網路系統或工具 0

教材 0

舉辦之活動/競賽 0

研討會/工作坊 0

電子報、網站 0

科 教 處 計 畫 加 填 項

目 計畫成果推廣之參與（閱聽）人數 0

國科會補助專題研究計畫成果報告自評表

請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價 值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性） 、是否適 合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。

1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估

■達成目標

□未達成目標（請說明，以 100 字為限）

□實驗失敗

□因故實驗中斷

□其他原因 說明：

2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：

論文：□已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 ■無 專利：□已獲得 □申請中 ■無

技轉：□已技轉 □洽談中 ■無 其他：（以 100 字為限）

3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價

值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以

500 字為限）