铝合金微观组织
2219铝合金的TTT曲线与微观组织

2219铝合金的TTT曲线与微观组织王会敏;易幼平;黄始全【摘要】采用分级淬火方法测定2219铝合金的时间−温度−电导率(TTT)曲线。
利用EDS和TEM等分析手段并结合Avrami方程,研究2219铝合金在等温过程中的组织变化和相变动力学。
结果表明:合金TTT曲线的鼻尖温度为440℃,淬火敏感温度区间为300~480℃;等温保温时,过饱和固溶体分解析出第二相粒子,在440℃附近,第二相(主要为θ平衡相)的析出速率达到最高;鼻尖温度的高相变驱动力和较快的扩散速率是θ相析出和长大的主要原因,建议在淬火敏感区间应加快淬火冷却速率避免粗大平衡相的析出,而高于淬火敏感区间温度时可适当降低冷却速率减小热应力的影响。
%The time-temperature-transformation (TTT) curves of 2219 aluminum alloy were determined by an interrupted quench method. The microstructure evolution and phase transformation kinetics during isothermal treatment were studied by TEM,EDS and Avrami equation. The results show that the quench sensitive temperature range of TTT curve of alloy is 300−480℃ with the nose temperature of 440℃. Microstructure observation indicates that the supersaturated solid solution decomposes, and particles precipitate during quench process. The precipitation rate is the highest at about 440℃. In the quench sensitive sector, primary reasons ofθ phase transformation are severe driving force, and high diffusion rate of solute atoms. According to the results, increasing the cooling rate in the quench sensitive sector to reduce the precipitation of equilibrium phase is meaningful. At a higher temperature, decreasing the cooling rate is helpful to relieve the effect of thermal stress.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2016(021)003【总页数】7页(P444-450)【关键词】2219铝合金;分级淬火;TTT曲线;淬火敏感性;电导率【作者】王会敏;易幼平;黄始全【作者单位】中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083; 中南大学机电工程学院,长沙 410083;中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室,长沙 410083; 中南大学机电工程学院,长沙 410083;中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室,长沙 410083; 中南大学机电工程学院,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.212219铝合金是上世纪50年代后期美国铝业公司研制的一种耐热、可焊、高强的Al-Cu-Mn系可热处理强化型铝合金[1−2]。
7xxx铝合金的微观组织(金相分析)

a)未浸蚀 b)晶界浸蚀 c)晶粒浸蚀
2. 1 多相合金的浸蚀
多相合金的浸蚀,除了有 单相合金反应特征外,由 于组织中有明显的相组成 物,电位差距较大,发生 相之间的电化学腐蚀,其 中一相被溶去一薄层,而 相界被浸蚀较深呈现凹坑, 结果在相与相界间相与相 间出现凹坑,从而显示出 相或组织
不同放大倍数下的珠光体 a)高倍 b)中倍 c)低倍
合金成分设计
熔炼、铸造
均匀化处理
热加工(轧制、挤 压、锻造)
微观组织检测
固溶 + 时效
性能测试
机理研究
3. 7xxx铝合金的微观组织(金相分析) 3. 1 铸锭的金相分析
7136铝合金铸态金相组织照片 (1)晶界存在较多非平衡结晶相 (2)晶界较粗、弯曲(铸造缺陷多) (3)存在过饱和固溶体(冷却速度快) (4)存在成分偏析现象(晶粒内部有枝晶)
BSE分析:
再结晶晶粒 :内部均匀 未再结晶晶粒:内部不均匀
EBSD分析(晶界图):
EBSD 再结晶:晶粒内部无小角度晶界 未再结晶: 晶粒内部有小角度晶界
3. 5.1 轧制变形铝合金的微观组织(典型组织)
等轴晶粒沿轧制方
向被拉长为纤维组
织
未溶相沿轧制方向 呈链状排列
7B50铝合金轧制变形态金相组织图 a)80% b)90% c)95% d)图b局部放大
常用的金相பைடு நூலகம்示方法
1. 光学法
把金相试样放在反射光中,把 肉眼无法分辨的光学信息转化 为可变衬度的方法。如偏振状 态与位向差异,试样不经过其
他显示方法,只利用显微镜上
铝合金铸锭(未腐蚀) 组成相与基体对入射 光的反射能差异大 的特殊附件来实现的
2. 化学浸蚀法
7050铝合金高温变形过程中的微观组织特征

7050铝合金高温变形过程中的微观组织特征胡会娥;孔小东;陈德斌;胡裕龙【摘要】研究了7050铝合金在温度为460℃,应变速率分别为1.0×10-4s-1和0.1s-1条件下的高温拉伸变形过程.结果表明:7050铝合金在高温拉伸过程中平均晶界取向差角与真应变之间保持比例关系,晶粒尺寸随变形的进行而增加.晶粒的长径比在变形条件为460℃/1.0×10-4s-1变形时基本保持不变;而变形条件为460℃/0.1s-1时,晶粒长径比则随着变形的进行而增加.微观组织结果表明,7050铝合金在460℃/1.0×10-4s-1的变形过程中,软化机制为连续动态再结晶,而变形条件为460℃/0.1s-1时,软化机制为动态回复.连续动态再结晶过程中平均晶界取向差角的持续增加与亚晶界的迁移和变形过程中晶界吸入位错有关.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】5页(P52-56)【关键词】铝合金;高温变形;软化机制;微观组织【作者】胡会娥;孔小东;陈德斌;胡裕龙【作者单位】海军工程大学,化学与材料系,武汉,430033;海军工程大学,化学与材料系,武汉,430033;海军工程大学,化学与材料系,武汉,430033;海军工程大学,化学与材料系,武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+1高强铝合金由于优异的力学性能而广泛应用于航空航天及其他工业领域[1-4],其力学性能往往与内部的微观组织相关,而内部微观组织又受到热加工过程的影响。
因此,有必要研究热加工工艺参数对微观组织的影响,以便能获得具有优良综合机械性能的高强度铝合金零件。
动态再结晶和动态回复过程决定了高强铝合金高温变形过程中的微观组织演化,成为热加工中同时具有科学意义和工程意义的研究热点。
一般来说,具有高层错能的铝合金在高温变形过程中的动态再结晶为连续动态再结晶,这种再结晶通过变形过程中的亚晶结构不断转变为晶粒而实现[5,6]。
基于CA方法的铝合金铸件微观组织的数值模拟

SHI -e g , n -a ’L o g l ’L i h n ’W U Qi- a g , f n ’XU Qig y n , I Yu Zh n -i , I Ba- e g , n U c nF n
W U W e. in YANG n . i a g. q Ho g wei
( a )
() b
1浇注系统 .
2 冒1 3 铸件本体 . : . 3
4 砂芯 .
图 1 铸件铸造 工艺 、测温点和取样点位置示 意图
Fg 1Sh maif ueo tepo es () hr cu l dmealga hcla l lct n () i. ce t gr fh rcs a ,temo ope n tl rp iasmpe oai c i a o o b
关 键 词 :铸 造铝硅合 金 ;微观组 织 ;形核 ;数值模拟 中图分 类号 :T . .9 文 献标 识码 :A G131 3 1 2 文章 编号 :10— 97 (0 1~ 290 0 147 2 1) 2 10— 5 1
Mir s r c u e Si lt n o u n m lyCa t g B s d o c o tu t r mua i f o AI miu Al si a e n o n
表 1 试 验 采 用 的铝 合 金 的 主 要 成分
T be1 ao o o e t f h x ei na a l jrcmp n n eep rme tl M ot
al i m lo um nu al y
尺 度描述 等轴 晶 、柱状 晶生长 以及柱 状 晶. 轴 晶转变 等
( 0 A 0Z 4 ) 2 7 A 4 1 1 ;国家科技重大专项 (0 9 X 4 0 —4 . ) 0 2 0 Z 0 0 60 1 4 。 0 收稿 日期 :2 1 - 8 2 收到初稿 ,2 1- 0 1收到修订稿 。 010—9 0 1 1— 0 作者 简介 :石玉 峰 (9 5 ) 1 8 一 ,男 ,博士生 ,研究方向为铝合 金微 观组织数值模拟 。E m i h y @m i ti h ae u_n - a :si  ̄7 a ssng u .d c l . l
时效态高强铝合金热变形行为及微观组织演变

时效态高强铝合金热变形行为及微观组织演变李萍;陈慧琴【摘要】采用热力模拟试验方法对具有时效态和过时效态初始组织的新型 Al-Zn-Mg-Cu 高强铝合金试样进行了热压缩实验,分析了在热变形过程中的流变行为和微观组织演变。
研究结果表明,时效态与过时效态试样都具有动态回复型流变应力曲线特征,且相同变形条件下时效态试样的流变应力高于过时效态流变应力,平均应力指数值分别为6.4525和5.6459,热变形激活能值分别为247.457 kJ/ mol 和178.252 kJ/ mol.两种状态试样热变形组织演变基本规律为:高温条件下,析出相溶入基体组织,晶粒长大倾向高;当变形程度较大时(60%~80%),可以获得细小的晶粒组织;低温变形条件下,析出相含量较高,晶粒长大倾向小。
比较发现,高温变形过程中,时效态试样晶粒长大倾向小,变形程度较大时晶粒组织更加细小均匀;而过时效态试样晶粒组织经历了变形较小时的粗化到变形较大时的细化。
%Hot-compression experiments of new Al-Zn-Mg-Cu alloy with as-aged and as-overaged starting structures were carried out by thermo-mechanical modeling testing method. Hot-deformation Behavior and microstructure evo-lution of the alloy with as-aged and as-overaged starting structures have been analyzed. The results indicate that both samples have the dynamic recovery flow stress curves with higher stress of as-aged samples at the same de-formation conditions. The average stress exponents are 6. 4525 and 5. 6459 respectively,and the average hot-de-formation active energy are 247. 457 kJ/ mol and 178. 252 kJ/ mol respectively for the as-aged and the as-overaged samples. Microstructure evolutions during hot deformation of both samples are that precipitatedphases dissolved in-to the matrix,and grain grows fast during deformation at higher temperature;while refined grains can be obtained when high reduction is great than 60% ~ 80% . However,the content of precipitated phases is higher,and grain grows slowly during deformation at lower temperature. By comparing analyses,it is shown that refined grains after lager strain are smaller and more uniform for the as-aged samples due to lower grain growth rate at the high temper-ature deformation conditions;while grain coarsening occurs at small strain and grain refining presents at large strain for the as-overaged samples at high-temperature deformation processes.【期刊名称】《太原科技大学学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】6页(P358-363)【关键词】高强铝合金;热变形;流变应力;微观组织【作者】李萍;陈慧琴【作者单位】太原科技大学,太原 030024;太原科技大学,太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+高强铝合金是航天航空领域的主要结构材料[1]。
超声波振幅对铝合金微观组织的影响浅析

超声波振幅对铝合金微观组织的影响浅析铝合金由于其优异的性能在航空航天及其它工业当中有大量的应用。
其中,镁-铝-硅系的6061铝合金强度高、耐蚀性强、热处理性能好,常常被用作结构件时发挥了重要的作用[1-2]。
因此,有很多科学方法可以提高铝合金的机械性能,例如:人工失效、轧制、挤压等。
显然,这些传统的方法有一个共同的特点,也就是不遗余力地改善了合金的微观组织以提高其机械性能。
一般地,合金的微观组织大多数在凝固的过程中形成的,因此,控制合金的凝固过程对材料的微观组织有着至关重要的作用。
其中,对合金熔体施加振动也是改善金属材料内部结构和组织状态的有效方法之一。
早期的振动方式只是简单的机械振动,随着科学技术的不断发展,早期简单的机械振动逐渐被高频率的超声波(频率≥20KHz)振动所代替。
超声振动实际上就是在合金熔体中引入机械振动从而引入一种动态的形核过程。
超声波的主要机制是空化效应和声流机制。
有很多学者对超声处理金属熔体进行了大量的研究。
结果表明[3-5]:超声场对金属及其合金材料主要有以下四方面的影响:第一,促进形核;第二,晶粒的细化和粗化;对7075铝合金超声处理后,其铸锭横截面从边缘到中心部位出现了大量的等轴晶,而未进行超声波处理的铸态合金横截面上随机分布着大小不一的晶粒;第三,对第二相的形貌和分布有影响;乐启炽[6]等人研究发现,对镁硅合金进行熔体超声处理不但可以使其凝固组织得到细化,而且对合金中的第二相Mg2Si的形貌和分布情况有显著的影响。
第四,有去气除渣的作用;对铝合金铸锭进行适当的超声波处理可以得到良好的除气效果,但处理时间过长,反而会导致气孔增加。
因此,本文用不同振幅的超声波对6061铝合金熔体进行了超声孕育处理,研究了超声波处理温度条件对6061铝合金微观组织的影响。
1. 实验材料与方法6061铝合金的名义成分如表1所示。
首先,对铝合金表面进行打磨处理,除去表面杂质;然后,取一定量的铝合金放入自制的不锈钢坩埚中用中频感应电炉熔炼;持续加热至750°C并充分搅拌使合金完全熔化;最后,关闭电炉。
6082铝合金的淬火特性及微观组织

6082铝合金的淬火特性及微观组织6082铝合金属于合金铝板,经过热处理之后,其性能会被强化,强度能够达到中等程度,同时耐腐蚀性与焊接性能都比较好,主要可被应用到结构工程与交通运输环节中。
冶炼这种铝合金板材时,可选用净化与铸造、熔炼工艺技术。
本文结合6082铝合金材料的特点,对其微观组织与淬火特性展开研究,主要选用中断与末端淬火两种方法,确定与该铝合金材料的相关研究结论。
标签:6082铝合金;淬火特性;微观组织;工艺技术6082铝合金除了能够被运用到大型结构系统中,还可被当做轨道、汽车与船舶等交通零件的主要材料,经过人工时效、淬火与固溶环节可以使合金材料获取极好的力学性能。
力学性能会受到来自于淬火速率的影响。
因此在淬火加工环节中,可提升冷却速率,以此来控制相应的析出相过多生成,另外还能够改善加工期间的材料扭曲变形的情况。
本文以6082铝合金材料为研究对象,对其具有的微观组织与淬火特性展开研究。
1 实验方案加工6082铝合金时必须设定科学的淬火速率,以此保障力学性能达到标准,同时还能控制材料的残余应力。
在这一系列的合金材料中,其应对低温、中温与高温这3个存在差异的温度区间时,展示出的淬火敏感性不同,因此可知应用的淬火方法会给最终形成的淬火特性造成实质的影响。
该铝合金材料中有Al、Ti、Mn、Zn、Fe、Cu、Si与Mg。
进行末端淬火试样研究时,需要考虑到设置一维传热模式的使用需求,直径与长度的比值应当超过2。
为了能够从特定点处获取冷却曲线,可在试棒中心部位安装热电偶,固溶温度被设定为540℃,淬火加工时间是2h,完成前期淬火处理工作后,需调整温度,使温度变为180℃,开展时间长达6h的人工时效。
对淬火试样进行中断处理时,可顺延挤压方向,将原有试样切割成正方形块,尺寸为20mm*20mm*4mm。
考虑到试样的尺寸相对比较小,在540℃的温度条件下,进行1h的固溶活动,分别将试样投放到250℃、350℃与490℃的盐熔炉中,实施保温处理工作,设定的保温时间也存有差异,转移试样的时间不能超过5s,高温条件下保温时间为10min,低温条件下保温时间为60min,中温条件下的保温时间是10min。
铸造A356铝合金的微观组织及其拉伸性能研究

A3562T6 alum inum alloy, respectively. The tensile fracture mechanism of cast A3562T6 alum inum alloy revealed a tran2 granular model ( along the cell fracture) w ith quasi2cleavage feature. The yield strength (σ012 ) , ultimate tensile strength (σb ) and elongation (δ) of A3562T6 alloy were 240 M Pa, 25418 M Pa and 1116% , respectively.
气 30 m in。铸造 A356铝合金的化学成分如表 1所示 。 对铸造后的 A356铝合金进行 T6热处理 ( 538 ℃固溶 处理 5 h, 70 ℃热水淬火 +自然时效 1 h + 160 ℃人工 时效 4 h) 。
《金属热处理 》2007年第 32卷第 3期
13
表 1 铸造 A356铝合金的化学成分 (质量分数 , %)
Key words: cast A356 alum inum alloy; quantitative m etallographic exam ination; tensile p roperties; m icrostructure
铸造铝合金由于具有优异的铸造性能 ,良好的耐 处理 后 的 铸 造 A356 合 金 的 力 学 性 能 已 有 相 关 报
L 为穿过二次枝晶臂任意截线总长 , n 为截线所截二
次枝晶臂的总间隔数或二次枝晶臂个数 。其它特征参
数值由图像分析系统自动测得 。
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◎
中鋼/中鋁研發處
◎
材質受熱後,差排重新排列成次晶粒
差排 (Dislocation) 次晶粒 (Subgrain)
A
B
1μm
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中鋼/中鋁研發處
◎
次晶粒合併 → 完全再結晶
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中鋼/中鋁研發處
◎
再結晶晶核成核位置
晶出物成核
應力最集中之處,易成為 再結晶成核位置。
鋁胚 均質化
Mg
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中鋼/中鋁研發處
◎
均質化處理可促進晶出物球化
As-cast
(3003 Alloy) Homo.620℃x12hrs.
x200
x500
目的:成核位置、改變集合組織、利於深沖加工
-15◎ ◎
中鋼/中鋁研發處
◎
二次析出物之TEM觀察
(3003合金)
Homo.470℃ Homo.620℃
◎
Direct Chill(DC)鋁胚之鑄造流程
細晶線添加機
熔化爐
靜置爐
除氣設備 過濾箱 DC澆鑄機
-6-
◎
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中鋼/中鋁研發處
◎
鋁胚 (520 mm t1130 mm w5615 mm l)
-7-
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中鋼/中鋁研發處
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Al-Fe二元相圖
晶出物
(eutectic precipitate、primary precipitate)
度 強
腐 蝕 船板特性要求 焊
接
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中鋼/中鋁研發處
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層剝腐蝕金相觀察
沿晶腐蝕
-35-
◎
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中鋼/中鋁研發處
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相(腐蝕相)優先析出位置
晶界
熱處理溫度影響
低溫 熱處理 相 相 高溫 熱處理
相大、連續析出
-36-
相小、不連續析出
◎ ◎
中鋼/中鋁研發處
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中鋼/中鋁研發處
◎
加工硬化差排
低加工量差排
電子顯微鏡觀察
高加工量差排
-22-
◎
◎
中鋼/中鋁研發處
◎
3. 退火再結晶組織 (Recrystallization)
再結晶驅動力:應變能 + 熱能 步驟:晶核成核→成長(次晶粒、晶粒) 再結晶晶核成核位置:晶出物、晶界、高密度差排
品質需求:粗晶組織
蓋板(三層)
散熱片(單層) 冷卻水管(三層) 輔助板(二層)
-29◎ ◎
中鋼/中鋁研發處
◎
硬銲鋁片之構造
皮材 (銲材) (4xxx系)
皮材
皮材
芯材 (3xxx系)
芯材
芯材
皮材
熔點 4343合金:570℃ 3003合金:650℃ 5005合金:640℃
-30◎
犧牲陽極材 (5xxx系、7xxx系)
3. 退火再結晶組織 (Recrystallization)
-12-
◎
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中鋼/中鋁研發處
◎
1. 均質化處理 (Homogenization)
消除偏析 晶出物球化 二次析出物析出 消除無析出帶 (Precipitate Free Zone)
-13-
◎
◎
中鋼/中鋁研發處
◎
均質化處理可消除偏析現象 (5052 Alloy)
1μm
影響材質之晶粒、強度、集合組織
-16◎ ◎
中鋼/中鋁研發處
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1100合金二次析出物之TEM觀察
450℃
500℃
550℃
600℃
-17-
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中鋼/中鋁研發處
◎
無析出帶 (Precipitate Free Zone)
不適當的均質化溫度所產生 PFZ 晶出物
x500
-18-
◎
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中鋼/中鋁研發處
◎
Liq+Al Al 0.04% 1.8% Al+Al3Fe 928K
1. 鑄造時所產生 2. 尺寸大小: 約數十至一百m
Al
AlFe
50μm
-8-
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中鋼/中鋁研發處
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冷卻速率形成不同之晶出物種類
Al3Fe
Al6Fe
-9-
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中鋼/中鋁研發處
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Fir Tree組織 (1100、1050)
Al3Fe
Al6Fe
陽極處理後因晶出相電位的 差異產生條紋缺陷(Streak)
-10-
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中鋼/中鋁研發處
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二次析出物 (secondary precipitate)
1. 均質化或預熱時所產生 2. 尺寸大小: 一般小於 0.5m
0.5μm
-11-
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◎
中鋼/中鋁研發處
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鋁合金生產製造過程
鋁胚 → 均質化處理 → 熱軋 → 冷軋 → 退火 1. 均質化 (Homogenization) 2. 加工硬化差排 (Dislocation)
◎
中鋼/中鋁研發處
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硬銲鋁片之金相觀察
A
皮材 (4xxx系)
B
犧牲陽極材(5xxx系)
芯材 (3xxx系)
芯材 (3xxx系)
熔點 4343合金:570℃ 3003合金:650℃ 5005合金:640℃
-31◎ ◎
中鋼/中鋁研發處
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均質化之影響
1μm
50μm
-32◎ ◎
中鋼/中鋁研發處
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(3)5xxx系船用鋁板
晶出物
晶界成核
次晶粒整合
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◎
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中鋼/中鋁研發處
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4.案例說明
(1) 3xxx系瓶蓋料
品質需求:細晶組織 成形時表面粗糙 或稱為橘皮(Orange Peel)
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中鋼/中鋁研發處
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入射光
入射光
粗晶組織
細晶組織
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中鋼/中鋁研發處
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(2)汽車用硬銲鋁片(Brazing Sheet)
鋁胚之金相 退火後之金相
400μm
100μm
200μm
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中鋼/中鋁研發處
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鋁合金彩色金相之示意圖 (電解腐蝕、偏光顯微鏡)
反射光
入射光
不同之晶粒 方位
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此部份被 腐蝕去除
中鋼/中鋁研發處
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CC與DC製程
CC鑄軋機 = 連鑄機 + 熱軋機
上鑄軋輥 鋁融湯 下鑄軋輥
鋁片
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中鋼/中鋁研發處
3004-O電子鍋及不沾鍋
酸洗後表面條紋缺陷
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中鋼/中鋁研發處
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低溫均質化
高溫均質化
PFZ
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中鋼/中鋁研發處
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2.加工硬化 差排(Dislocation)
來自軋延加工所導入之應變能所形成 對材質之影響: (a)增加強度 (σ=σ0 + K )
(b)增加再結晶晶核成核位置,有利於細晶
鋁合金微觀組織
(加工硬化型合金)
中鋼/中鋁研發處 黃紹煌 蘇俊仁
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中鋼/中鋁研發處
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內
容
一、彩色金相照片形成之原因 二、何謂晶出物、二次析出物 三、鋁合金生產製程中之微觀組織 均質化處理 加工硬化 退火再結晶組織 四、案例說明
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中鋼/中鋁研發處
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鋁合金金相照片為何是彩色照片?