本研究以自行研發的穿孔心軸模具組，藉由KCAEP-350E簡單單道擠型機，擠型比15.4，研發無縫、無導孔的AZ31管材。不但操作簡單且可巨幅節省模具的設計費，同時更能符合工業界所希求的『一次加工』生產作業程序的目標，來達到加工成本的節流。
本實驗進行四種不同溫度250、300、350及400 oC之管材擠製，並以四種不同擠型速率6x10-3 s-1、1.3 x10-2 s-1、5.4x10-2s-1、及1.1x100s-1來探討其差異，除機械性質的測試外，還有進行室溫液壓鼓脹成形實驗。結果得知，不同擠型參數所擠製的管材，均可將胚料的大晶粒75

The microstructures and mechanical properties of the AZ31 Mg tubes fabricated by one-pass forward piercing tube extrusion operated at 250-400oC and 10-2-100 s-1 are examined. The grain size is refined from the initial ~75

目錄…………………………………………………………………………………….I
表索引……………………………………………………………………………………...IV
圖索引……………………………………………………………………………….……...V論文摘要……………………………………………..……………………………………..Ⅶ第一章 研究背景與方向……………………………………………………………………1
1.1 輕量鎂基合金…………………….…………………………………………………...1
1.1.1 鎂合金的特性………………………………………………………………….1
1.1.2 鎂合金的發展與應用……….………………………………………………...3
1.2 鎂合金擠型概述……………………………………………………………...6
1.3 管材擠型………………………………………………………………………………9
1.3.1 無縫圓形管材擠型……………………………………….……………………9
1.3.2 無縫圓形管材熱加工……..…………………….…………………….………9
1.4 管材液壓成形……………………………………………………………..…………14
1.4.1 管材液壓成形應用……………………..……………………………….……17
1.4.2 管材液壓成形技術簡介……..………………………………………………19
1.5 超塑性材料的基本性質……………..………………………………………………20
1.5.1 細晶粒超塑性……….………………………………………………………..23
1.5.2 內應力超塑性………………………………………………………………...25
1.5.3 高應變速率超塑性或低溫超塑性……………..…………………………….26
1.5.4 其它機構………………………………….…………………………………..27
1.6 鎂合金超塑性之研究與發展………………………………………………………..27
1.6.1 晶粒尺寸之影響……………………………………….……………………..28
1.6.2 晶粒細化之加工方式………..…………..…………………………………..29
1.6.2.1 粉末法………..…………………………………………………….32
1.6.2.2 快速凝固法……..………………………………………………….33
1.6.2.3 壓延法……………..……………………………...………………..33
1.6.2.4 擠型法……………………………………………………..………..34
1.6.2.5 等徑轉角擠製法………….………………………………………..35
1.6.2.6 雙重擠型法與往復式擠型法……………………….………………36
1.6.3 鎂合金的拉伸性質……….………………………………………………….37
1.7 X光繞射織構分析………………………………………………………….………..38
1.8 研究動機………………………………………………………………………….….38
第二章 實驗方法……………………………………………………………..………….41
2.1 實驗材料……………………………………………………………………..……….41
2.2 材料加工製程……………..………………………………………………………….41
2.2.1 管材擠型模具設計與製作……………………………………..…………….41
2.2.2 管材擠型…………..………………………………………………………….43
2.3 機械性質測試………………………………………………………….…………….45
2.3.1 微硬度試驗…………………………………………………………………..45
2.3.2 超塑性測試…………………………………….……………………………..45
2.3.3 管材液壓成形模具設計與製作……………………………..……………….46
2.3.4 管材退火處理………………………….…………………………………….50
2.3.5 電化學網格蝕刻……………………….…………………………………….50
2.3.6 管材壁厚量測………………………….…………………………………….51
2.3.7 管材液壓成形測試……………………………..…………………………….52
2.4 微觀組織觀察………………………………………………………………………..53
2.4.1 晶粒變化……………………………………….…………………………….53
2.4.2 掃瞄式電子顯微鏡之觀察………………………..………………………….54
2.4.3 X光繞射分析…………………………………………..…………………….54
第三章 實驗結果………………………..……………………………...………………….55
3.1 AZ31管狀擠型………………….……………………….…………………………..55
3.2 AZ31管狀擠型金屬流………………..……………………………….……………..56
3.3 實驗結果編號定義…………………………………….…………………………….57
3.4 AZ31擠製成管材之應變速率計算…………….………………………..………….57
3.5 AZ31擠製成管材之微觀組織……………………………………………………….58
3.6 機械性質測試結果…………………………………………………………………...59
3.6.1 微硬度試驗……………………….………………………………………….59
3.6.2 室溫的拉伸性質…………………………………………………………….60
3.6.3 超塑性測試…………………………………………………………………..61
3.6.3.1 低溫200 oC之拉伸測試特性………………….…………………..61
3.6.3.2 中溫300 oC之超塑性行為…………………….…………………..63
3.6.3.3 高溫400 oC之超塑性行為……………………………….………..65
3.6.4 管材液壓成形測試…………………………….……………………………..67
3.6.5 退火試片的拉伸測試………………….…………………………………….70
3.6.6 退火的試片壓平製作與拉伸測試…………………………………………..71
3.7 X光繞射分析結果………………………………………………………….………..72
3.8 室溫拉伸試片破斷面之觀察………………………………..………………………74
3.9 室溫液壓鼓脹破裂後破斷面之觀察….………..…………………………………....74
第四章 分析與討論……………………………………………………………………….76
4.1 擠型模具半模角的影響…………………………………………………..………….76
4.2 AZ31管狀擠型金屬流之分析………………………………………….…………….77
4.3 AZ31管材試片晶粒與棒材、片材之差異………………………………….……….78
4.4 影響棒材、片材、管材之應變速率探討…….………………………………..………79
4.5 Zener-Holloman 參數與晶粒大小之關係……….………………………………….80
4.6 AZ31管材試片變形機構分析……………………………………………………….82
4.7 AZ31管材試片應變速率敏感係數計算…………………………………………….83
4.8 超塑性行為之差異……………………………………………………….………….84
4.9 AZ31管材試片機械性質測試結果………………………………………………….86
4.10 管材液壓行為之探討………………………………………………….…………….88
4.11 織構造成的液壓成形限制探討……………………………………………………..91
4.12 Schmid factor判讀…………………………………………………………………..92
第五章 結論……………………………………………………………………………...95
參考文獻………………………………………………………………………………98-110
表…………………………………………………………………………….……….111-137
圖…………………………………………………………….………………………...138-268
附錄…………………………………………………………………………………………269
圖A1擠製方向速度分量之分析，

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