铝合金微观组织课件

铝合金微观组织铝合金微观组织铝合金微观组织內容一、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、案例說明铝合金微观组织铝合金微观组织铝合金微观组织內容一1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、案例說明內容一、彩色金相照片形成之原因2鋁合金金相照片為何是彩色照片?400μm鋁胚之金相100μm退火後之金相200μm鋁合金金相照片為何是彩色照片?400μm鋁胚之金相100μm3鋁合金彩色金相之示意圖(電解腐蝕、偏光顯微鏡)入射光反射光不同之晶粒方位此部份被腐蝕去除鋁合金彩色金相之示意圖入射光反射光不同之晶粒方位此部份被4CC鑄軋機=連鑄機+熱軋機鋁融湯鋁片上鑄軋輥下鑄軋輥CC與DC製程CC鑄軋機=連鑄機+熱軋機鋁融湯鋁片上鑄軋輥下鑄軋輥5DC澆鑄機熔化爐過濾箱靜置爐除氣設備細晶線添加機DirectChill(DC)鋁胚之鑄造流程DC澆鑄機熔化爐過濾箱靜置爐除氣設備細晶線添加機Direct6鋁胚(520mmt1130mmw5615mml)鋁胚(520mmt1130mmw5615mm7Al-Fe二元相圖AlLiq+Al0.04%1.8%Al+Al3FeAlAlFe928K晶出物(eutecticprecipitate、primaryprecipitate)50μm1.鑄造時所產生2.尺寸大小:約數十至一百mAl-Fe二元相圖AlLiq+Al0.04%1.8%Al8冷卻速率形成不同之晶出物種類Al3FeAl6Fe冷卻速率形成不同之晶出物種類Al3FeAl6Fe9FirTree組織(1100、1050)Al3FeAl6Fe陽極處理後因晶出相電位的差異產生條紋缺陷(Streak)FirTree組織(1100、1050)Al3FeAl610二次析出物(secondaryprecipitate)1.均質化或預熱時所產生2.尺寸大小:一般小於0.5m0.5μm二次析出物(secondaryprecipitate)111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)3.退火再結晶組織(Recrystallization)鋁合金生產製造過程鋁胚→均質化處理→熱軋→冷軋→121.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(PrecipitateFreeZone)1.均質化處理(Homogenization)消除偏13鋁胚均質化均質化處理可消除偏析現象(5052Alloy)Mg鋁胚均質化均質化處理可消除偏析現象(5052Alloy)14Homo.620℃x12hrs.x500As-castx200均質化處理可促進晶出物球化(3003Alloy)目的：成核位置、改變集合組織、利於深沖加工Homo.620℃x12hrs.x500As-castx20151μmHomo.470℃Homo.620℃二次析出物之TEM觀察(3003合金)影響材質之晶粒、強度、集合組織1μmHomo.470℃Homo.620℃二次析出物之TEM161100合金二次析出物之TEM觀察450℃550℃600℃500℃1100合金二次析出物之TEM觀察450℃550℃600℃517無析出帶(PrecipitateFreeZone)PFZ晶出物x500不適當的均質化溫度所產生無析出帶(PrecipitateFreeZone)PF183004-O電子鍋及不沾鍋酸洗後表面條紋缺陷3004-O電子鍋及不沾鍋酸洗後表面條紋缺陷19低溫均質化高溫均質化PFZ低溫均質化高溫均質化PFZ202.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2.加工硬化差排(Dislocation)來自軋延21加工硬化差排電子顯微鏡觀察低加工量差排高加工量差排加工硬化差排電子顯微鏡觀察低加工量差排高加工量差排223.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3.退火再結晶組織(Recrystallization)23AB差排(Dislocation)次晶粒(Subgrain)1μm材質受熱後，差排重新排列成次晶粒AB差排(Dislocation)次晶粒(Subgrai24次晶粒合併→完全再結晶次晶粒合併→完全再結晶25再結晶晶核成核位置晶界成核次晶粒整合晶出物成核晶出物應力最集中之處，易成為再結晶成核位置。再結晶晶核成核位置晶界成核次晶粒整合晶出物成核晶出物應力最26成形時表面粗糙或稱為橘皮(OrangePeel)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(OrangePeel)4.案27粗晶組織入射光入射光細晶組織粗晶組織入射光入射光細晶組織28(2)汽車用硬銲鋁片(BrazingSheet)品質需求：粗晶組織輔助板(二層)冷卻水管(三層)散熱片(單層)蓋板(三層)(2)汽車用硬銲鋁片(BrazingSheet)輔助板(二29硬銲鋁片之構造皮材(銲材)(4xxx系)芯材芯材皮材皮材皮材犧牲陽極材芯材(3xxx系)(5xxx系、7xxx系)熔點4343合金：570℃3003合金：650℃5005合金：640℃硬銲鋁片之構造皮材(銲材)芯材芯材皮材皮材皮材犧牲陽極材30犧牲陽極材(5xxx系)芯材(3xxx系)芯材(3xxx系)皮材(4xxx系)硬銲鋁片之金相觀察AB熔點4343合金：570℃3003合金：650℃5005合金：640℃犧牲陽極材(5xxx系)芯材(3xxx系)芯材(3xx3150μm1μm均質化之影響50μm1μm均質化之影響32腐蝕強度焊接船板特性要求(3)5xxx系船用鋁板腐蝕強度焊接船板特性要求(3)5xxx系船用鋁板33铝合金微观组织课件34層剝腐蝕金相觀察沿晶腐蝕層剝腐蝕金相觀察沿晶腐蝕35相相低溫熱處理高溫熱處理晶界晶粒A晶粒B相(腐蝕相)優先析出位置熱處理溫度影響相大、連續析出相小、不連續析出相相低溫熱處理高溫熱處理晶界晶相(腐蝕相)優36谢谢观赏谢谢观赏37铝合金微观组织铝合金微观组织铝合金微观组织內容一、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、案例說明铝合金微观组织铝合金微观组织铝合金微观组织內容一38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、案例說明內容一、彩色金相照片形成之原因39鋁合金金相照片為何是彩色照片?400μm鋁胚之金相100μm退火後之金相200μm鋁合金金相照片為何是彩色照片?400μm鋁胚之金相100μm40鋁合金彩色金相之示意圖(電解腐蝕、偏光顯微鏡)入射光反射光不同之晶粒方位此部份被腐蝕去除鋁合金彩色金相之示意圖入射光反射光不同之晶粒方位此部份被41CC鑄軋機=連鑄機+熱軋機鋁融湯鋁片上鑄軋輥下鑄軋輥CC與DC製程CC鑄軋機=連鑄機+熱軋機鋁融湯鋁片上鑄軋輥下鑄軋輥42DC澆鑄機熔化爐過濾箱靜置爐除氣設備細晶線添加機DirectChill(DC)鋁胚之鑄造流程DC澆鑄機熔化爐過濾箱靜置爐除氣設備細晶線添加機Direct43鋁胚(520mmt1130mmw5615mml)鋁胚(520mmt1130mmw5615mm44Al-Fe二元相圖AlLiq+Al0.04%1.8%Al+Al3FeAlAlFe928K晶出物(eutecticprecipitate、primaryprecipitate)50μm1.鑄造時所產生2.尺寸大小:約數十至一百mAl-Fe二元相圖AlLiq+Al0.04%1.8%Al45冷卻速率形成不同之晶出物種類Al3FeAl6Fe冷卻速率形成不同之晶出物種類Al3FeAl6Fe46FirTree組織(1100、1050)Al3FeAl6Fe陽極處理後因晶出相電位的差異產生條紋缺陷(Streak)FirTree組織(1100、1050)Al3FeAl647二次析出物(secondaryprecipitate)1.均質化或預熱時所產生2.尺寸大小:一般小於0.5m0.5μm二次析出物(secondaryprecipitate)148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)3.退火再結晶組織(Recrystallization)鋁合金生產製造過程鋁胚→均質化處理→熱軋→冷軋→491.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(PrecipitateFreeZone)1.均質化處理(Homogenization)消除偏50鋁胚均質化均質化處理可消除偏析現象(5052Alloy)Mg鋁胚均質化均質化處理可消除偏析現象(5052Alloy)51Homo.620℃x12hrs.x500As-castx200均質化處理可促進晶出物球化(3003Alloy)目的：成核位置、改變集合組織、利於深沖加工Homo.620℃x12hrs.x500As-castx20521μmHomo.470℃Homo.620℃二次析出物之TEM觀察(3003合金)影響材質之晶粒、強度、集合組織1μmHomo.470℃Homo.620℃二次析出物之TEM531100合金二次析出物之TEM觀察450℃550℃600℃500℃1100合金二次析出物之TEM觀察450℃550℃600℃554無析出帶(PrecipitateFreeZone)PFZ晶出物x500不適當的均質化溫度所產生無析出帶(PrecipitateFreeZone)PF553004-O電子鍋及不沾鍋酸洗後表面條紋缺陷3004-O電子鍋及不沾鍋酸洗後表面條紋缺陷56低溫均質化高溫均質化PFZ低溫均質化高溫均質化PFZ572.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2.加工硬化差排(Dislocation)來自軋延58加工硬化差排電子顯微鏡觀察低加工量差排高加工量差排加工硬化差排電子顯微鏡觀察低加工量差排高加工量差排593.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3.退火再結晶組織(Recrystallization)60AB差排(Dislocation)次晶粒(Subgrain)1μm材質受熱後，差排重新排列成次晶粒AB差排(Dislocation)次晶粒(Subgrai61次晶粒合併→完全再結晶次晶粒合併→完全再結晶62再結晶晶核成核位置晶界成核次晶粒整合晶出物成核晶出物應力最集中之處，易成為再結晶成核位置。再結晶晶核成核位置晶界成核次晶粒整合晶出物成核晶出物應力最63成形時表面粗糙或稱為橘皮(OrangePeel)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(OrangePeel)4.案64粗晶組織入射光入射光細晶組織粗晶組織入射光入射光細晶組織