研究生: |
黃道成 Tao-Cheng Huang |
---|---|
論文名稱: |
銲後熱處理對Ti-6Al-4V鈦合金薄板銲件之機械性質影響研究 Research on Mechanical Properties for Ti-6Al-4V sheet metal by Heat Treatment After Laser Welding |
指導教授: |
鄭慶民
Cheng, Ching-Min |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
機電工程學系 Department of Mechatronic Engineering |
論文出版年: | 2009 |
畢業學年度: | 97 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 72 |
中文關鍵詞: | Ti-6Al-4V 、鈦合金熱處理 、退火處理 、固溶加時效處理 、Nd:YAG |
英文關鍵詞: | Ti-6Al-4V, Heat treatment of titanium alloy, Annealing treatment, Melting add the aging treatment, Nd:YAG |
論文種類: | 學術論文 |
相關次數: | 點閱:577 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本研究主要針對鈦合金經過雷射銲接後,實施後續的熱處理。探討鈦合金銲件經過熱處理之後,其機械性質的改變。實驗用的材料為Ti-6Al-4V鈦合金,材料厚度為1.2mm,銲接方式則採用300W之Nd : YAG雷射,採取不添加任何填料的對接方式。銲接過後,再實施不同熱處理實驗。熱處理分別為退火處理(705℃/恆溫2小時/爐冷)及固溶(955℃/恆溫15分鐘/水淬)加時效處理(530℃/恆溫4小時/空冷)兩種,來進行熱處理實驗。
本實驗結果獲得幾項結論:
1、Ti-6Al-4V鈦合金銲件實施熱處理,則銲件之抗拉強度及降伏強度會增
加。
2、針對延伸率而言,經退火處理後的延伸率與原銲件相差不大,差了 0.1%;但是經過固溶加時效處理的延伸率則會大幅下降,從10.7%下降至1.3%,差了9.4%。
3、以破壞方式分析,Ti-6Al-4V銲件及銲件經退火處理的破壞為延性破壞;銲件經固溶加時效處理的破壞方式,偏向脆性破壞。
4、針對硬度分佈討論,Ti-6Al-4V鈦合金銲件在銲道區硬度值最高;在熱影響區(HAZ)硬度值最低。銲件經過退火處理及固溶加時效處理後,整體硬度會提升。
The research mainly aims for the mechanical properties changes of titanium alloy which was welded by laser after heat treatment. Ti-6Al-4V, possesses thickness of 1.2mm, was selected for welding without the use of filler material. After welded by 300W Nd:YAG laser, Ti-6Al-4V proceeds respectively in two different kind of heat treatment:ANN(705℃/2hrs/FC)and S.T.(955℃/15min/WQ)+A.A.(530℃/4hr/AC).
We know several conclusions from the experiment results:
1、After heat treatment of Ti-6Al-4V titanium alloy welded, the ultimate tensile strength and yield strength are increasing.
2、After ANN, the elongation of Ti-6Al-4V welded is 10.7%, it’s not different to the weldment of no heat treatment. But after S.T.+A.A., the elongation of weldment is decreased from 10.7% to 1.3%.
3、The Ti-6Al-4V welded and the Ti-6Al-4V welded after ANN are present the feature of ductility fracture. But the welded after S.T.+A.A. is tend to brittle fracture.
4、By vickes hardness test, the hardness of FZ is highest and HAZ is lowest, after S.T.+A.A. and ANN, the hardness will promoted.
[1]侯貫智,金屬材料快報-鈦金屬,金屬中心 產業資訊與企劃組,民國
97年1月刊
[2]北京恒力鈦工貿有限公司http://www.bj-ti.com/
[3]秦桔萬、葉元勳,鈦合金在汽車元件之應用,松山工農學報,民國94
年4月,PP.63-72
[4]臺灣鈦金屬協會http://www.titan-taiwan.org.tw/
[5]侯貫智,中國大陸將成為全球鈦金屬市場發展之關鍵影響力,ITIS產
業評析專欄,金屬中心 產業資訊與企劃組。
[6] THE JAPAN CARBON FIBER MANUFACTURES ASSOCIATION
http://www.carbonfiber.gr.jp/
[7]侯貫智,汽車用鈦合金發展現況,ITIS產業評析專欄,金屬中心 產業
資訊與企劃組。
[8]周金龍,鈦合金鍛造技術於人工關節之應用,2006先進材料成型技術
產官學研技術研討會,2006/11/23
[9]蔡幸甫,鈦及鈦合金工業之應用及現況,工業材料雜誌145期,民國88
年1月
[10]侯貫智,從2007年鈦年會看全球鈦金屬產業的現況與展望,ITIS產
業評析專欄,金屬中心 產業資訊與企劃組。
[11]洪清富、高景海,鈦及鈦合金之製程簡介,鍛造,第九卷第二期,民
國89年6月
[12]羅騰玉、吳韻聲,鈦及鈦合金銲接,銲接與切割,第十二卷第二期,
民國91年3月
[13]C. Leyens, M. Peter, Titanium and Titanium Alloys,
WILEY-VCH
[14]陈振华 等譯,钛与钛合金,化學工業出版社,2005年3月
[15]賴耿揚,金屬鈦(理論與應用),復漢出版社,民國89年11月
[16]周金龍,鈦合金鍛造技術於人工關節之應用,2006先進材料成型技術
產官學研技術研討會,民國2006年11月23日。
[17]曾光宏,銲接缺陷之形成原因與防範對策簡介(I),機械技術雜誌,民
國1999年7月。
[18]曾光宏,銲接缺陷之形成原因與防範對策簡介(II),機械技術雜誌,民
國1999年8月。
[19]周長彬,精密銲接技術課堂講義,國立臺灣師範大學工業教育學系。
[20]張錫綸,實用金屬熱處理學,徐氏基金會出版。
[21]金重勳,熱處理,復文書局,民國2007年1月
[22]W. H. Kearns, Metals and their weldability, Welding
Handbook 7th, Vol.4, pp.434~473, 1983
[23]祁凌,銲後熱處理對鍛/擠製時效鈦合金銲件之顯微組織與機械性質研
究,國立交通大學精密與自動化工程碩士在職專班碩士論文,中華民國
97年12月。
[24]Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys,
McGraw-Hill, pp.433, 1953。
[25]丁逸勳,Ti-6Al-4V和SP700銲件之機械性質特性研究,國立臺灣海洋
大學材料工程研究所碩士論文,中華民國95年6月
[26]廖嘉文,Ti-6Al-4V合金銲後微觀結構分析,國立國防大學中正理工
學院兵器系統工程研究所碩士論文,中華民國95年5月15日
[27]J. Mazumder and W. M. Steen, Metal Construction,
Vol.12, No.9, pp.423~427, 1980
[28]M. Roggensack, M. H. Walter and K. W. Boning, Studies
on laser-welded and plasma-welded titanium, pp.104~107,
1993
[29]E. Berg, W. C. Wagner, G. Davik and E. R. Dootz,
Mechanical properties of laser-welded cast and wrought
titanium, pp.250~257, 1995
[30]周長彬、蔡丕樁、郭央諶, 銲接學, 全華科技圖書股份有限公司,民國
77年12月
[31]黃俊榮,AZ型鎂合金微銲接之最佳參數研究,國立臺灣師範大學工業
教育學系碩士論文,民國94年
[32]Mishra, S., Debroy, T., Measurements and Monte Carlo
Simulation of Grain Growth in the Heat-Affected Zone of
Ti-6Al-4V Welds, Acta Materialia, Vol.52, pp.1183~1192,
2004
[33]李志聖,Ti-6Al-4V合金銲接特性之研究,國立國防大學中正理工學院
兵器系統工程研究所碩士論文,中華民國94年5月25日
[34]Welsch, G., Lutjering, G., Gazioglu, K. and Bunk, W.,
Deformation Characteristics of Age Hardened Ti-6Al-4V,
Metallurgical Transactions A, Vol.8A, pp.169~177, 1977
[35]Wang, S. H., Wei, M. D. and Tasy, L. W., Tensile
Properties of LBW Welds in Ti-6Al-4V Alloy at Evaluated
Temperatures Belows 450℃, Material Letters, Vol.57,
pp.1815~1823, 2003
[36]Oh, J., Kim, N. J., Lee, S. and Lee, E. W., Correlation
of fatigue properties and microstructure in vestment
cast Ti-6Al-4V welds, Materials Science and Engineering
A, Vol. A340, pp.232~242, 2003
[37]Yunlian, Q., Ju, D., Quan, H. and Liying, Z., Electron
beam welding, Laser beam welding and gas tungsten arc
welding of titanium sheet, Materials Science and
Engineering A, Vol. A280, pp.171~181, 2000
[38]Denney, P. E. and Metzbower, E. A., Laser beam welding
of titanium, Welding research supplement, pp.343~347,
1989
[39]M. D. Wei and S. H. Wang, Fatigue behavior of weldments
in pure Ti、Ti-6Al-4V and Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al, 臺灣銲接學
會論文發表, pp.B34~B41, 2002年10月