急速凝固Al-Cr-Zr-X鋁合金之製造與擠製

Abstract

以急速凝固製程製備之鋁合金材料再加以 熱擠製成型的高溫用鋁合金,近年來受到廣泛 之研究.其主要目標是在於將鋁合金之使用溫 度提高至200~ 350□,以擴展鋁合金適用之領域, 取代昂貴的鈦合金.其方法是利用急速凝固製 程中很高的冷卻速率(10/sup 5/~ 10/sup 7/ok/sec),在 鋁中添加大量的過渡元素如Fe□Cr□Zr□Mn□Co 等.這些元素在鋁中的平衡固溶度及擴散係數 極低,故能大量的析出熱穩定高的微細金屬間 化合物,均勻地散布於鋁基地中.這些微細的散 布粒子,在高溫下亦不易成長粗化,可有效的阻 礙基地晶界之移動,防止合金在高溫時的組織 粗化,故可適用於高溫.本計畫擬利用平流鑄法,針對Al-Cr-Zr-X (X=Ti, Nb, Y, V, Mn)合金進行合金設 計及材料製備,並對製得之急速凝固鋁材以熱 擠製法成型.平流鑄造法是最常使用的急速凝 固方法.此法是將高溫的金屬溶液高速衝擊在 高速旋轉的拋光銅輪上,產生金屬薄帶或碎片. 此法設備裝置簡單而冷卻速度高.Al-Cr-Zr-X合金 除了具有優異的高溫強度外,同時具有高延展 性□高破裂韌性□抗蝕性□質輕且加工性優良 等優點.此一急速凝固鋁材經熱擠製可成型為 工程上可資利用的棒材或板材.對此擠製成品 做常溫□高溫的機械性質測試,並利用X-ray□ STEM□DSC□DTA□EDX□ICP等技術,詳細研究分析其 成分□微觀結構□熱穩定性及相變化.預計可 對此類合金在合金成分□製程參數□微結構及 機械性質之間的關係作一全盤而量化的研究, 並找出最佳之組合.