铝合金微观组织教学教材

1、-1-铝合金微观组织-2-鋁合金金相照片為何是彩色照片鋁合金金相照片為何是彩色照片? ?400m鋁胚之金相鋁胚之金相100m退火後之金相退火後之金相200m-3-鋁合金彩色金相之示意圖鋁合金彩色金相之示意圖(電解腐蝕、偏光顯微鏡電解腐蝕、偏光顯微鏡)入射光入射光反射光反射光不同之晶粒不同之晶粒方位方位此部份被此部份被腐蝕去除腐蝕去除-4-CCCC鑄軋機鑄軋機 = = 連鑄機連鑄機 + + 熱軋機熱軋機鋁融湯鋁融湯鋁片鋁片上鑄軋輥上鑄軋輥下鑄軋輥下鑄軋輥-5-DCDC澆鑄機澆鑄機熔化爐熔化爐過濾箱過濾箱靜置爐靜置爐除氣設備除氣設備細晶線添加機細晶線添加機Direct Chill(DC)鋁胚之鑄造

2、流程鋁胚之鑄造流程 -6-鋁胚鋁胚 (520 mm t 1130 mm w 5615 mm l)-7-Al-FeAl-Fe二元相圖二元相圖AlLiq+Al 0.04% 1.8%Al+Al3FeAlAlFe928K晶出物晶出物 (eutectic precipitate、primary precipitate)50m1. 鑄造時所產生鑄造時所產生2. 尺寸大小尺寸大小: 約數十至一百約數十至一百 m-8-冷卻速率形成不同之晶出物種類冷卻速率形成不同之晶出物種類Al3FeAl6Fe-9-Fir Tree組織組織 (1100、1050)Al3FeAl6Fe陽極處理後因晶出相電位的陽極處理後因晶出相電

3、位的差異產生條紋缺陷差異產生條紋缺陷(Streak)-10-二次析出物二次析出物 (secondary precipitate)1. 均質化或預熱時所產生均質化或預熱時所產生2. 尺寸大小尺寸大小: 一般小於一般小於 0.5 m0.5m-11- 鋁胚鋁胚 均質化處理均質化處理 熱軋熱軋 冷軋冷軋 退火退火1. 均質化均質化 (Homogenization)2. 加工硬化加工硬化差排差排 (Dislocation)3. 退火再結晶組織退火再結晶組織 (Recrystallization)鋁合金生產製造過程鋁合金生產製造過程-12-1. 均質化處理均質化處理 (Homogenization) 消除

4、偏析消除偏析 晶出物球化晶出物球化 二次析出物析出二次析出物析出 消除無析出帶消除無析出帶(Precipitate Free Zone)-13-鋁胚鋁胚均質化均質化均質化處理可消除偏析現象均質化處理可消除偏析現象 (5052 Alloy)Mg-14-Homo.620 x12hrs.x500As-castx200均質化處理可促進晶出物球化均質化處理可促進晶出物球化 (3003 Alloy)目的：成核位置、改變集合組織、利於深沖加工目的：成核位置、改變集合組織、利於深沖加工-15-1mHomo.470Homo.620二次析出物之二次析出物之TEM觀察觀察(3003合金合金)影響材質之晶粒、強度、集

5、合組織影響材質之晶粒、強度、集合組織-16-1100合金二次析出物之合金二次析出物之TEM觀察觀察450550600500-17-無析出帶無析出帶 (Precipitate Free Zone)PFZ晶出物晶出物x500不適當的均質化溫度所產生不適當的均質化溫度所產生-18-3004-O電子鍋及不沾鍋電子鍋及不沾鍋酸洗後表面條紋缺陷酸洗後表面條紋缺陷-19-低溫均質化低溫均質化高溫均質化高溫均質化PFZ-20-2.加工硬化加工硬化 差排差排(Dislocation) 來自軋延加工所導入之應變能所形成來自軋延加工所導入之應變能所形成 對材質之影響：對材質之影響： (a)(a)增加強度增加強度 (

6、=(=0 0 + K + K ) ) (b) (b)增加再結晶晶核成核位置，有利於細晶增加再結晶晶核成核位置，有利於細晶 -21-加工硬化加工硬化差排差排電子顯微鏡觀察電子顯微鏡觀察低加工量差排低加工量差排高加工量差排高加工量差排-22-3. 退火再結晶組織退火再結晶組織 (Recrystallization) 再結晶驅動力：再結晶驅動力：應變能應變能 + + 熱能熱能 步驟：步驟：晶核成核晶核成核成長成長( (次晶粒、晶粒次晶粒、晶粒) ) 再結晶晶核成核位置：再結晶晶核成核位置：晶出物晶出物、晶界晶界、高密度差排高密度差排-23-AB差排差排 (Dislocation)次晶粒次晶粒 (Su

7、bgrain)1m 材質受熱後，差排重新排列成次晶粒材質受熱後，差排重新排列成次晶粒-24-次晶粒合併次晶粒合併 完全再結晶完全再結晶-25-再結晶晶核成核位置再結晶晶核成核位置晶界成核晶界成核次晶粒整合次晶粒整合晶出物成核晶出物成核晶出物晶出物 應力最集中之處，易成為應力最集中之處，易成為再結晶成核位置。再結晶成核位置。-26-成形時表面粗糙成形時表面粗糙 或稱為橘皮或稱為橘皮(Orange Peel) (1) 3xxx系系瓶蓋料瓶蓋料品質需求：細晶組織品質需求：細晶組織-27-粗晶組織粗晶組織入射光入射光入射光入射光細晶組織細晶組織-28-(2)汽車用硬銲鋁片汽車用硬銲鋁片(Brazing

8、 Sheet)品質需求：粗晶組織品質需求：粗晶組織輔助板輔助板(二層二層)冷卻水管冷卻水管(三層三層)散熱片散熱片(單層單層)蓋板蓋板(三層三層)-29- 硬銲鋁片之構造硬銲鋁片之構造皮材皮材 (銲材銲材)(4xxx系系)芯材芯材芯材芯材皮材皮材皮材皮材皮材皮材犧牲陽極材犧牲陽極材芯材芯材(3xxx系系)(5xxx系、系、7xxx系系)熔點熔點4343合金：合金：5703003合金：合金：6505005合金：合金：640-30-犧牲陽極材犧牲陽極材(5xxx(5xxx系系) )芯材芯材 (3xxx(3xxx系系) ) 芯材芯材 (3xxx(3xxx系系) )皮材皮材 ( (4xxx系系)硬銲鋁片之金相觀察硬銲鋁片之金相觀察AB熔點熔點4343合金：合金：5703003合金：合金：6505005合金：合金：640-31-50m1m均質化之影響均質化之影響-32-腐腐蝕蝕強強度度焊焊接接船板特性要求船板特性要求(3)5xxx系系船用鋁板船用鋁板-33-34-層剝腐蝕金相觀察層剝腐蝕金相觀察 沿晶腐蝕沿晶腐蝕-35- 相相 相相低溫低溫 熱處理熱處理高溫高溫 熱處理熱處理晶界晶界晶晶粒粒A晶晶粒粒B 相相(腐蝕相腐