Abstract
鋁合金晶粒細化的方法有很多，諸如加快鑄件的冷卻速率、施加機械力攪拌鋁湯或是於鋁湯中添加細晶劑等。其中，關於冷卻速率對鑄件晶粒之影響，文獻中已有明確的定論，因此，實驗中對這部分的探討僅以室溫冷卻鋁湯及吹風冷卻鋁湯兩種不同的冷卻速率進行分析。至於細晶劑的添加對鋁合金晶粒細化之影響才是本研究的重點，實驗中選用的細晶劑有Al-3wt％Ti-1wt％B、Al-3wt％Ti-0.2wt％B及Al-6wt％Ti三種。實驗過程是經由電解蝕刻後，以光學顯微鏡配合偏光鏡片觀察晶粒並使用影像分析系統量測晶粒的變化。結果發現鋁湯固化時處於室溫冷卻與吹風冷卻下，由於兩者的冷卻速率差異不大，因此，對於鑄件晶粒大小的改變並不太顯著。然而，添加細晶劑於鋁湯中卻明顯地造成鑄件晶粒的細化，當細晶劑添加量過多時，晶粒細化的程度會趨緩甚至停止細晶，此時即達到飽和狀態。三種細晶劑中以添加Al-3wt%Ti-1wt%B的細晶效果最好，Al-3wt%Ti-0.2wt%B次之，而Al-6wt%Ti最差。 此外，本研究的另一個主題就是Al-Ti-B及Al-Ti細晶機制的探討。實驗中以Al-3wt％Ti-1wt％B、Al-3wt%Ti-0.2wt%B及Al-6wt%Ti為鋁合金晶粒細化的細晶劑，藉由量測所添加Al-Ti-B細晶劑裡的Al3Ti與TiB2總數及鋁湯固化後鑄件晶粒總數；Al-Ti細晶劑裡的Al3Ti總數及鋁湯固化後鑄件晶粒總數來判斷鋁合金晶粒細化的機制。結果證實鋁湯中所添加Al-3wt％Ti-1wt％B及Al-3wt%Ti-0.2wt%B裡的TiB2的總數遠遠比鋁湯固化後鑄件晶粒來的多；而鑄件晶粒又比鋁湯中Al3Ti的個數來的多。此表示鋁湯中的Al3Ti總數並不能提供足夠的成核基質，使鑄件達到良好的細晶效果，反而是TiB2才有足夠的數目來當成核基質。另外，鋁湯中所添加Al-6wt%Ti裡的確有足夠的Al3Ti，但並不能表示其會有良好的細晶能力，這是因為部分的Al3Ti都溶解於鋁湯中。添加Al-6wt%Ti造成晶粒細化的原因除了系統發生包晶反應外，部分的Al3Ti成核也是原因之一。