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Al-Ti-Zr-Sc合金契合析出相之研究及高溫機械性質之研究

By 曹春暉

Abstract

[[abstract]]析出強化之商用鋁合金(例如7XXX 及2XXX 等合金)基地內之析出強化相的晶體結構及晶格常數均與鋁基地差異甚大,亦即是,在此類鋁合金基地內之析出相是屬於非契合析出相。所以此類析出相具有相當高的界面能,也因此在高溫下具有相當快的成長速率,而無法應用於高溫下。本計劃之實驗目的在研究開發高溫應用之鋁合金,在鋁合金中尋求一種高溫穩定的析出相,使其在高溫下依然能有析出強化效應,亦即是類似鎳基超合金中L12 結構之γ』相析出強化效應,使得鋁合金之應用溫度可以提升到425°C (即0.75 Tm,Tm 為純鋁之絕對熔點,參考Ni 基超合金而訂定之溫度),以大幅擴展鋁合金之應用範圍。目前的文獻資料中指出可以在鋁合金中穩定的L12 結構之析出相僅有Al3Sc,由於Sc 價格很貴,所以一般的研究皆以其他元素替代,例如Zr 及Ti 等。而L12 結構之 Al3Zr 及Al3Ti 是屬於介穩定態,其穩定態為正方晶系,有較高的成長速率,不適合高溫應用。本研究即在研究添加部份的Sc 來形成穩定的Al3(Ti, Zr, Sc)析出相,以提高鋁合金的高溫應用潛力。本計劃中將以快速凝固及傳統鑄造方法製備不同成分及不同尺寸之鋁鈦鋯鈧合金,再將試片真空密封於425°C 下進行長時間之時效處理以避免氧化。時效處理後的試片,再以穿透式電子顯微鏡觀察合金內L12 結構之Al3(Ti, Zr, Sc)析出相在高溫下之成長及相變化情形,同時計算其成長之活化能。另外,以硬度試驗機及拉伸試驗機測試其機械性質,再以潛變試驗機分析其潛變性質,以瞭解合金的高溫性質及應用潛力。另外,亦於7075 及2024 合金中添加Ti、Zr、Sc,以瞭解其性能提升的幅度

Topics: 鋁鈦鋯鈧合金, 高溫機械性質, 契合析出相, 粗化現象, 晶粒尺寸, 潛變
Year: 2009
OAI identifier: oai:http://ir.lib.pccu.edu.tw/:987654321/1119
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