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論文名稱 Title |
商用純鋁經平面應變產生35%厚度縮減量之溫加工變形組織 none |
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系所名稱 Department |
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畢業學年期 Year, semester |
語文別 Language |
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學位類別 Degree |
頁數 Number of pages |
153 |
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研究生 Author |
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指導教授 Advisor |
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召集委員 Convenor |
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口試委員 Advisory Committee |
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口試日期 Date of Exam |
2005-10-12 |
繳交日期 Date of Submission |
2006-08-15 |
關鍵字 Keywords |
平面應變壓縮、溫加工變形組織、晶向差 Misorientation, Warm-worked Deformation Structure, Plane Strain Compression (PSC) |
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統計 Statistics |
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中文摘要 |
本論文所研究的材料為1050商用純鋁,目的乃在於探討經平面應變加工法產生35%厚度縮減量之溫加工變形組織。實驗條件是變形溫度從100oC到300oC,應變率為5 10-2sec-1 及5 10-4sec-1 。實驗主要是利用穿透式電子顯微鏡來研究微觀組織,進一步取得變形組織之各項量化微結構參數。 本論文的結論主要有三項: (1) 和實驗條件為厚度縮減量在50%以上之同類型研究 (即丁仕旋、林敬量、林明毅、陳俊銘[1-4] 研究)比起來,本實驗因軋延量較低,因而造成試片內孤立存在的游離差排數量太多,導致所量得的實驗數據不同於理論預期,此乃本研究與同類型純鋁研究最大不同處。(2) 和上述同類型研究所觀察到的現象相似,本實驗量得的微組織參數分佈,在進行scaling化後,一樣能找到可以用來良好fitting的單一函數,這是本研究與同類型研究最相似之處。(3) 本論文能夠解釋一些之前未能解釋之材料現象(包括scaling現象),此乃本論文最特殊之處。 在本論文的陳述中包含了許多抽象物理學概念的描述,這些概念對以物理為背景的人是非常容易,因此對他們來說本論文中關於物理觀念的陳述的確過於冗長且囉嗦,但因本論文是一篇材料科學論文,未來許多閱讀到本篇論文的人很可能並非是以物理為背景,故本人還是必須將這些看似簡單的物理觀念摘要於論文當中。 |
Abstract |
none |
目次 Table of Contents |
目錄 頁次 本篇論文脈絡解說與導讀 1 壹 前言 26 貳 文獻回顧 27 2-1冷軋鋁的微結構演化 27 2-1-1 微結構演化的原則 27 2-1-2 冷軋鋁的微結構演化 29 2-2 冷軋銅的微結構演化 34 2-3 冷軋鎳的微結構演化 36 2-4 鋁經溫加工後之微結構演化 38 2-4-1 50%厚度縮減量之微結構演化 38 2-4-2 65%厚度縮減量之微結構演化 41 2-4-3 75%厚度縮減量之微結構演化 43 參 研究目的 46 肆 實驗方法 47 4-1 材料的準備 47 4-2 平面應變加工法 47 4-3 TEM試片製作 48 4-4 光學顯微鏡試片製作 48 4-5 差排胞尺寸與長短軸比的計算 48 4-6 差排牆晶向差角度的量測 49 4-7 GNBs和IDBs佔總差排牆數比例之計算 50 4-8 scaling化的過程 50 伍 實驗結果 52 5-1 光學顯微鏡的觀察 52 5-2 穿透式電子顯微鏡的觀察 52 5-2-1 微結構的形貌 52 5-2-2 平均差排胞尺寸與長短軸比 53 5-2-3 差排牆晶向差量測的結果 54 5-3 差排牆晶向差分佈與差排胞尺寸分佈scaling的結果 55 5-3-1 使用Hughes等人提出的函數 56 5-3-2 使用丁仕旋建議的函數 ln(y)=a+bx+c/(x)0.5 57 5-3-3 兩種不同fitting函數之間的比較 58 5-4 實驗結果之總結與歸納 59 陸 討論 65 6-1 前言 65 6-2 關於變形條件為應變率 /sec的討論 66 6-3 關於變形條件為應變率 /sec的討論 68 6-4 關於微觀組織參數scaling的討論 69 6-5 總結討論 70 柒 結論 73 捌 參考文獻 76 表目錄 頁次 表一 1050商用純鋁成份表 78 表二 丁仕旋與林敬量兩人以TEM觀察經平面應變加工產生50%厚度縮減量後的1050試片,並取得相關的微結構資訊,之後用電腦分析這些微結構資訊以得到定量化參數 79 表三 陳俊銘與林明毅兩人以TEM觀察經平面應變加工產生65%和75%厚度縮減量後的1050試片,並取得相關的微結構資訊,之後用電腦分析這些微結構資訊以得到定量化參數 80 表四 本實驗以TEM觀察經平面應變加工產生35%厚度縮減量後的1050鋁試片,並取得相關的微結構資訊,之後用電腦分析這些微結構資訊以得到定量化參數 81 圖目錄 頁次 圖1 在穿透式電子顯微鏡(TEM)下觀察到的棋盤式結構 82 圖2 MB1s的形態示意圖 82 圖3 鋁合金變形後CBs、DDWs、MBs、LBs與cells微結構示意圖 (a)低應變量時(b)高應變量時 83 圖4 冷軋鋁之30%~90%軋延量的手繪微結構示意圖 84 圖5 經過冷軋後的AA 1200純鋁,可發現GNBs與IDBs兩側晶向差與應變量之間呈指數關係 85 圖6 鎳的GNBs與IDBs微結構示意圖 85 圖7 鎳的bamboo structure與次晶粒微結構示意圖 86 圖8 平面應變熱軋加工法,試樣軋延前後剖面圖 86 圖9 試件經平面應變加工後的外觀及幾何方向示意圖 87 圖10 如何利用Kikuchi pattern計算該晶粒方向的說明圖 87 圖11 在變形溫度300oC,應變率 s-1,經過35%軋延量之後的試塊上,沿著ND-LD方向上切取試片,証明試件中央大部分為良好變形均勻的光學顯微鏡照片 88 圖12 在變形溫度100oC,應變率 s-1,經過35%軋延量之後的試塊上,沿著ND-LD方向上切取試片,証明試件中央大部分為良好變形均勻的光學顯微鏡照片 88 圖13 應變率 sec-1、變形溫度為100oC時之TEM照片 89 圖14 應變率 sec-1、變形溫度為150oC時之TEM照片 90 圖15 應變率 sec-1、變形溫度為200oC時之TEM照片 91 圖16 應變率 sec-1、變形溫度為250oC時之TEM照片 92 圖17 應變率 sec-1、變形溫度為300oC時之TEM照片 93 圖18 應變率 sec-1、變形溫度為100oC時之TEM照片 94 圖19 應變率 sec-1、變形溫度為150oC時之TEM照片 95 圖20 應變率 sec-1、變形溫度為200oC時之TEM照片 96 圖21 應變率 sec-1、變形溫度為250oC時之TEM照片 97 圖22 應變率 sec-1、變形溫度為300oC時之TEM照片 98 圖23 應變率 sec-1、變形溫度100oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖 99 圖24 應變率 sec-1、變形溫度150oC為條件下的差排牆晶向 差分佈對照手繪圖 100 圖25 應變率 sec-1、變形溫度200oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖 101 圖26 應變率 sec-1、變形溫度250oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖 102 圖27 應變率 sec-1、變形溫度300oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖 103 圖28 應變率 sec-1、變形溫度100oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖。 104 圖29 應變率 sec-1、變形溫度150oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖。 105 圖30 應變率 sec-1、變形溫度200oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖。 106 圖31 應變率 sec-1、變形溫度250oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖。 107 圖32 應變率 sec-1、變形溫度300oC為條件下的差排牆晶向差分佈對照手繪圖。 108 圖33 應變率 sec-1、變形溫度100oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 109 圖34 應變率 sec-1、變形溫度150oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 109 圖35 應變率 sec-1、變形溫度200oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 110 圖36 應變率 sec-1、變形溫度250oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 110 圖37 應變率 sec-1、變形溫度300oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 111 圖38 應變率為 sec-1,變形溫度100oC至300oC為條件下的平均差排胞尺寸趨勢圖 111 圖39 應變率 sec-1、變形溫度100oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 112 圖40 應變率 sec-1、變形溫度150oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 112 圖41 應變率 sec-1、變形溫度200oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 113 圖42 應變率 sec-1、變形溫度250oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 113 圖43 應變率 sec-1、變形溫度300oC為條件下的差排胞尺寸分佈圖。 114 圖44 應變率為 sec-1,變形溫度100oC至300oC為條件下的平均差排胞尺寸趨勢圖 114 圖45 變形溫度從100oC至300oC,綜合比較兩種不同應變率之平均差排胞尺寸趨勢圖。 115 圖46 應變率 sec-1、變形溫度100oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 116 圖47 應變率 sec-1、變形溫度150oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 116 圖48 應變率 sec-1、變形溫度200oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 117 圖49 應變率 sec-1、變形溫度250oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 117 圖50 應變率 sec-1、變形溫度300oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 118 圖51 應變率為 sec-1,變形溫度100oC至300oC為條件下的平均差排牆晶向差趨勢圖。 118 圖52 應變率 sec-1、變形溫度100oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 119 圖53 應變率 sec-1、變形溫度150oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 119 圖54 應變率 sec-1、變形溫度200oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 120 圖55 應變率 sec-1、變形溫度250oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 120 圖56 應變率 sec-1、變形溫度300oC為條件下的差排牆晶向差分佈情形。 121 圖57 應變率為 sec-1,變形溫度100oC至300oC為條件下的平均差排牆晶向差趨勢圖。 121 圖58 變形溫度從100oC至300oC,綜合比較兩種不同應變率之平均差排牆晶向差趨勢圖。 122 圖59 變形溫度從100oC至300oC,綜合比較在兩種不同應變率下,GNB佔總差排牆之百分比變化圖。 122 圖60 當應變率為5 10-2sec-1 ,變形溫度從100oC至300oC之平均GNB與平均IDB晶向差趨勢圖。 123 圖61 當應變率為5 10-4sec-1 ,變形溫度從100oC至300oC之平均GNB與平均IDB晶向差趨勢圖。 123 圖62 變形溫度從100oC至300oC,綜合比較兩種不同應變率下之平均IDB晶向差趨勢圖 124 圖63 變形溫度從100oC至300oC,綜合比較兩種不同應變率下之平均GNB晶向差趨勢圖 124 圖64 變形溫度從100oC至300oC,比較兩種不同應變率下之差排牆 兩側晶向差大於3度之百分比。 125 圖65 變形溫度從100oC至300oC,比較兩種不同應變率下之差排牆兩側晶向差大於5度之百分比 125 圖66 應變率為5 10-2sec-1 ,變形溫度從100oC至300oC之平均差排胞長短軸比趨勢圖。 126 圖67 應變率為5 10-4sec-1 ,變形溫度從100oC至300oC之平均差排胞長短軸比趨勢圖 126 圖68 變形溫度從100oC至300oC,綜合比較兩種不同應變率下之平 均差排胞長短軸比趨勢圖。 127 圖69 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形後,其差排胞尺寸分佈經scaling後,可得很好的單一函數來描述 128 圖70 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形後,其差排胞尺寸分佈經scaling後,可得很好的單一函數來描述 128 圖71 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形後,其差排牆晶向差分佈經scaling後,可得很好的單一函數來描述 129 圖72 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形後,其差排牆晶向差分佈經scaling後,可得很好的單一函數來描述 129 圖73 不論應變率快慢,將所有變形溫度條件下的差排胞尺寸分佈進行scaling化後也可得到良好的單一函數。 130 圖74 不論應變率快慢,將所有變形溫度條件下的差排牆晶向差分佈進行scaling化後也可得到良好的單一函數。 130 圖75 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形,其差排胞尺寸分佈經scaling後,也可用另一函數來良好描述 131 圖76 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形,其差排胞尺寸分佈經scaling後,也可用另一函數來良好描述 131 圖77 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形後,其 差排牆晶向差分佈經scaling後,也可用另一函數來良好描述 132 圖78 1050鋁在不同溫度以應變率 sec-1作35%軋延變形後,其差排牆晶向差分佈經scaling後,也可用另一函數來良好描述 132 圖79 不論應變率快慢,將所有變形溫度條件下的差排胞尺寸分佈一起進行scaling化後,也可用另一函數來良好描述 133 圖80 不論應變率快慢,將所有變形溫度條件下的差排牆晶向差分佈一起進行scaling化後,也可用另一函數來良好描 133 |
參考文獻 References |
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