Abstract
往復式擠型法可用來製備具有微細均勻微結構及優越性質之合金。為了了解往復式擠型法的變形機制，選擇鉛錫合金作為研究材料，使用兩種不同型式的起始材料，一種是純鉛及純錫的交錯堆疊層狀擠錠，另一種是具有相同組成的鑄造擠錠。將往復式擠型法應用在這兩種起始材料，發現鉛錫兩相隨著擠型次數的增加而被充分混練及細化，其中鉛錫的特性寬度在最初幾次擠型過程中急速減小，最後趨近於一個相同的極限值。由此實驗推知，往復式擠型法的變形機制可分為兩種變形作用，一是擠型作用，一是壓縮作用，以此來討論往復式擠型的混練效應，並以晶界滑移解釋相寬的極限值。為了評估往復式擠型在鋁合金的應用及其效果，選擇鑄造用之鋁矽合金及可熱處理Al-Cu-Mg-Mn合金作為實驗材料。本研究中利用此法來製備具有微細均勻微結構及優越性質之過共晶Al-Si鍛造合金。選擇Al-20%wt Si 及Al-12%wt Si作為起始材料來進行往復式擠型製程，利用不同的兩種型式來進行比較，一種是快速凝固圓片堆疊成擠錠，一種是傳統鑄造合金。結果顯示，快速凝固圓擠錠中的層與層之間的界面完全被消除掉，強度及延展性隨著擠刑次數的增加而改善。至於鑄造擠錠，其共晶中的板狀矽顆粒以及巨大的初晶矽晶體被大幅細化，因此其強度及延展性也被提升至相當的程度。本論文對於鋁矽合金微結構及性質的改善也加以討論。至於Al-Cu-Mg-Mn鋁合金，實驗結果發現，於450℃擠型加工之後，可得到微細的微結構及優越的機械性質。擠型次數會影響微結構及性質，在最初的幾次擠型，晶粒結構很快的細化至約3□m，更多次擠型之後，晶粒尺寸會達到一個極限值，約2□m，而擠型1次之微結構較粗大，而且性質也較差。在最初的5次，降伏強度及最大拉伸強度會有少許的減少，但是伸長量則增加很多，多次擠型之後，這種減小的驅勢變得較小，強度的淨損失約10%，伸長量約增加54%，強度與伸長量組合的性質仍然有顯著的改善。強度的損失主要是S'析出物粗大所致，原因與淬冷所產生的空位的減少有關，而伸長量的改善則可歸因於夾雜物有效的細化。另一方面，夾雜物及析出物也隨著擠型次數而越來越細小等軸，分佈也越均勻，夾雜物及析出物的細化可歸因於三個可能與顆粒外形有關的破裂機制：彎曲機構、短纖負載機構及剪切機構，顆粒的重新分佈則是受到往復式擠型的擠型及壓縮之重復塑性流動的作用而造成。晶粒細化的結果則是由於在往復式擠型過程中一直重複著部分再結晶，以及夾雜物及析出物顆粒數目增加會促進再結晶的發生。