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熱處理與稻殼燃燒灰質微粒添加對AA5052與AA6061鋁合金摩擦攪拌異質接合之效應研究
(2020) 吳政德; Wu, Zheng-De
本研究使用摩擦攪拌銲接製程應用於AA5052與AA6061鋁合金之異質對接，攪拌工具使用高速鋼材質，攪拌桿與機台主軸之傾斜角設定為2度，探討不同轉速與進給對銲件接合性質之影響。為了改善接合品質，本研究針對銲接件進行銲後熱處理，並於攪拌區加入稻殼燃燒灰質微粒，再針對接合成功之銲接件進行顯微組織與機械性質分析。實驗結果顯示，在接合攪拌區兩種合金產生混合效果，達到有效接合，並有晶粒細化現象，而在熱影響區則發生晶粒粗大化。硬度量測結果發現銲道整體硬度低於原始母材，且在AA6061熱影響區之硬度最低，約為50 Hv，拉伸試驗之試片均於此處斷裂。當主軸轉速為1600 rpm、進給速度為40 mm/min時，可以獲得較佳之機械性質，抗拉強度為172.7 MPa，最大延伸率為10.3%。為提升銲接件之機械性質，本研究分別於銲後實施160℃持溫12小時之T5熱處理與530℃持溫1.5小時後再進行160℃持溫12小時之T6熱處理，硬度分析結果顯示T5熱處理可以提升AA6061側攪拌區之硬度達100 Hv左右，但對於熱影響區及AA5052側攪拌區之硬度則無明顯提升，銲接件之抗拉強度稍有提升，但延伸率略降，試片斷裂處仍在AA6061側之熱影響區。經T6熱處理後AA6061側攪拌區與熱影響區之硬度均提升至130 Hv左右，示差掃描熱分析(DSC)的結果顯示有析出物形成，拉伸試片的斷裂處則為銲道中央部位。另一方面，於攪拌區混入稻殼燃燒灰質微粒，分別經1~4次的摩擦攪拌製程，經T6熱處理後可以提升攪拌區的硬度，SEM/EBSD分析的結果顯示具有晶粒細化的效果，經混入稻殼燃燒灰質微粒後重複攪拌2~4次的試片，拉伸後於AA5052側斷裂，抗拉強度最高可以提升到211 MPa，延伸率則提升至12.6%左右。