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摩擦攪拌銲接純鈦與6061鋁合金之接合性質與銲後熱處理效應研究
(2022) 楊子頡; YANG, TZU-CHIEH
本研究將純鈦與6061鋁合金使用摩擦攪拌銲接技術選用偏位與置中兩種接合方法進行異質接合，攪拌棒選用高速鋼，偏位銲接攪拌棒凸銷設計為圓柱形，而置中銲接攪拌棒凸銷設計為半圓球形，傾斜角為2∘，探討不同主軸轉速、進給速度以及攪拌棒形狀對於銲道機械性質之影響，而後對其施以時效與固溶時效處理，比較熱處理前與熱處理後之金相顯微組織、機械性質分析以及元素分布分析。實驗結果顯示在偏位與置中接合，在主軸轉速1000 rpm、進給速度80 mm/min皆可得到最佳的銲道機械性質，兩種接合方法進行拉伸試驗皆斷在熱影響區，偏位接合最大抗拉強度為158 MPa，而置中接合最大抗拉強度為176 MPa，金相顯微組織可觀察到攪拌區因動態再結晶而有晶粒細化的效果，熱影響區有晶粒粗大化的現象，導致銲件在此區硬度下降。根據EPMA與微硬度分析可觀察到，純鈦與鋁合金在銲道中劇烈攪拌，在兩種材料介面形成金屬間化合物(IMC)，其硬度值最高到達600 HV，與偏位接合相比，置中接合攪拌區純鈦攪動範圍較大，被攪入的鈦碎屑也較多，IMC層厚度也較厚且較為複雜。經由FSW銲後熱處理使用時效處理及固溶時效處理，鋁合金攪拌區及熱影響區晶粒組織有均質化的效果，固溶時效處理可觀察到粗大的晶粒組織會與周圍的組織相結合，形成緊密的組織結構，在微硬度測試可觀察到，鋁合金經由時效處理攪拌區及熱影響區硬度由未進行熱處理的60 HV提升至80 HV；經由固溶時效則可提升100 HV，接近鋁合金母材的硬度，FSW純鈦與鋁合金對接使用固溶時效處理最大抗拉強度可提升至166 MPa。
純鈦與6061鋁合金摩擦攪拌異質接合之機械性質與抗腐蝕特性研究
(2019) 郭承典; Kuo, Chen-Tien
本研究使用摩擦攪拌銲接的技術搭配對接及搭接兩種方式用於純鈦與6061鋁合金之異質接合，摩擦攪拌銲接利用高速鋼作為攪拌棒，攪拌棒之傾斜角設定為2∘，探討在不同主軸轉速及進給速度下對於銲道性質之影響，將各成功接合之試片進行顯微組織及機械性質測試，並進行元素分布分析，最後進行殘留應力量測及抗腐蝕能力分析。實驗結果顯示對接時主軸轉速設定1000 rpm、進給速度100 mm/min可以得到較好的銲道性質；搭接時則是主軸轉速設定1200 rpm、進給速度120 mm/min可以得到較好的銲道性質，兩種接合方法比較時，對接比起搭接可以獲得更好的抗拉強度。除此之外，兩種銲接方式都在攪拌區可以觀察到晶粒細化的效果，但是熱影響區晶粒較大，使熱影響區有硬度下降的趨勢，造成對接試片會在熱影響區發生斷裂；在搭接時兩種材料界面會形成硬脆的介金屬化合物，其硬度將近300HV高於純鈦母材，由於硬度高、延性差因此搭接試片斷裂時會發生在接合界面處。進行殘留應力量測發現摩擦攪拌銲接試片與典型的對接殘留應力相反，在銲道處顯示為壓應力。銲接件抗腐蝕能力的部分，銲道的攪拌區由於晶粒細化的緣故，其抗腐蝕性能優於其他區域。