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研究生: 吳天一
Wu, Tian-i
論文名稱: 1050鋁合金/304不銹鋼複合軋延製程技術與微組織特性研究
A Study on the Process Technology and Microstructure Characteristics for Clad Roll Bonding of 1050 Aluminum Alloy/304 Stainless Steel
指導教授: 黃文星
Hwang, Weng-sing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學及工程學系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 複合軋延
外文關鍵詞: Clad roll bonding
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  • 本研究採用複合軋延製程技術製作鋁/不銹鋼層狀金屬複合材料,鋁採用1050鋁合金,不銹鋼採用304不銹鋼。研究內容針對複合軋延製程做以下幾點探討,找出複合軋延製程中退火的最佳參數,以及了解最初軋延結合機制,同時分析界面擴散及界面微結構變化,並探討接界面微結構變化對於接合強度的影響。
    由peel test試驗中得知,鋁/不銹鋼層狀金屬複合材料在軋延率33%條件下,以500℃溫度持溫1個小時能夠得到最佳接合強度。304不銹鋼和1050鋁合金最初軋延接合機制是藉由鋁塞入不銹鋼縫隙中,形成機械式的塞擠達到接合目的。界面凸出的不銹鋼為退火過程中擴散路徑,在退火過程中界面凸出不銹鋼和鋁形成更強的接合,導致接合強度上升,剝離面型態為延性破壞。在500℃溫度持溫2個小時條件下,界面凸出不銹鋼周圍的鋁基材開始生成新的微結構,當以500℃溫度持溫達到3個小時,新的微結構在界面形成層狀結構,導致接合強度下降並且剝離面型態由延性破壞轉為脆性破壞。

    In this study, aluminum/stainless clad metal is produced by clad-roll bonding technology. 1050 aluminum alloy and 304 stainless steel are used in this study. The contents of this study are the following discussion for clad-roll bonding technology. First, it is found out the best annealing parameter is under 13% reduction ratio. Second, the initial clad-roll bonding mechanism is demonstrated. Simultaneously, diffusion condition in the interface and the interface microstructures are analyzed. Finally, the effects of transformation of interface microstructures on bonding strength are discussed.
    Aluminum/stainless clad metal has the best bonding strength with 500℃ heated 1 hours under 13% reduction ration from peel test. The initial clad-roll bonding mechanism of 1050 aluminum alloy and 304 stainless is by the way of aluminum stuffed into crack of stainless steel. The protruding stainless steel in the interface is the diffusion route and forms the better joint with aluminum in the annealing process, which results in the enhancement of bonding strength. The fracture surface is ductile fracture. New microstructures have grown in aluminum matrix near by the protruding stainless steel in the interface with 500℃ heated 2 hours, and they form a layer structure with 500℃ heated 3 hours. It results in decrement of bonding strength, and the fracture surface transforms into brittle fracture.

    中文摘要................................................Ⅰ 英文摘要................................................Ⅱ 目錄....................................................Ⅳ 表目錄..................................................Ⅶ 圖目錄..................................................Ⅷ 第一章 前言……………………………………….1 1.1. 層狀複合金屬發展背景[1]、[2] ……………1 1.2. 鋁/鋼層狀複合金屬的應用[3][4] ……………2 1.3. 研究動機與目的…………………………………3 第二章 文獻回顧 ……………………..…………..7 2.1金屬層狀複合技術研究回顧…………………...7 2.1.1軋延複合法[1]……………….…………...7 2.1.1.1熱軋複合法[3]………………..………7 2.1.1.2等輥徑等輥速冷軋複合法[1]………………8 2.1.1.3異步軋延複合法[1] …………………….9 2.1.2 爆炸焊接[3].…………………………..10 2.1.3 爆炸+軋延複合法[3] …………………………11 2.1.4 摩擦焊接[3]……………………………….12 2.1.5 雷射焊接……………………………………12 2.1.6 擴散焊接[4]……………………………….12 2.2 鋁鐵介金屬化合物研究回顧[6][7]……………14 2.3 固態接合理論回顧[8]…………………………15 2.3.1 再結晶理論……………………………………15 2.3.2 金屬鍵理論 ………………………………..15 2.3.3 能量理論……………………………………15 2.3.4 擴散理論………………………………………16 2.3.5 N.Bay機制[9]………………………………16 第三章 實驗方法及步驟…………………………..25 3.1實驗流程……………………………………25 3.2實驗設備、儀器與軟體………………………25 3.3.實驗流程與方法………………..………26 3.3.1材料製作……………………………………26 3.3.2. 試片製備……………………………...28 3.3.3. 最佳熱處理條件分析………………………28 3.3.4 鋁/不銹鋼結合介面分析………………………29 第四章 結果與討論……………………………………36 4.1 最佳熱處理條件分析…………………………36 4.2 軋延接合機制探討………………………….38 4.3 界面擴散分析………………………….40 4.4 界面結構變化分析………………………………42 4.5 界面微結構變化對剝離強度影響分析…………45 第五章 結論……………………………………………78 參考文獻…………………………………….…......79

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    下載圖示 校內:2008-07-28公開
    校外:2008-07-28公開
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