潘永寧臺灣大學：機械工程學研究所林學偉Lin, Hsueh-WeiHsueh-WeiLin2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/60978中文摘要 A390過共晶鋁合金在鑄造時，由於矽的比重(2.33g/cm3)較鋁(2.74 g/cm3)低，因此在凝固過程中容易產生初晶矽上浮現象，使得同一鑄件在不同位置的機械性質不相同。本研究主要是針對此一現象提出解決方法，希望能改善初晶矽重力偏析的現象，以獲致一均勻之金相組織。 本研究設計一旋轉裝置，使鑄件之凝固過程係在旋轉狀態下進行，而使初晶矽在鋁熔液內不產生上浮現象。由觀察各種轉速及鑄模擺放位置所得到的顯微組織可知，適當轉速旋轉鑄造的確可以改善初晶矽重力偏析現象的結論，轉速達到20rpm時由於離心力的作用逐漸顯著反而造成偏析的影響，此影響的方向與鑄模擺放位置有關，程度則與轉速有關。而將旋轉鑄造所得到的試片進行磨耗試驗，發現初晶矽越多的區域，其磨耗量越大，而在轉速為1~10rpm時所得到的鑄件其耐磨耗性最均勻。 另外以離心加壓鑄造法得到的鑄件，其初晶矽明顯分布於靠近旋轉軸的鑄件內側，但在垂直方向仍會受到重力的影響而產生偏析效應。目錄 中文摘要 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ 英文摘要 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ 目錄 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅲ 表目錄 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅵ 圖目錄 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅶ 第一章 前言 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.1 第二章 文獻探討 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.4 2-1 鑄造用Al-Si合金系 ．．．．．．．．．．．．．．．．．p.4 2-2 A390鋁矽合金之顯微組織．．．．．．．．．．．．．．．p.5 2-3 鋁合金氣孔形成機構．．．．．．．．．．．．．．．．．p.6 2-4 除氣處理 ．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．p.7 2-5 離心鑄造法 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．p.8 2-6 固體在熔液中的移動速率．．．．．．．．．．．．．．．p.9 2-7 浮力原理-阿基米得定律 ．．．．．．．．．．．．．．．p.10 2-8 鋁矽合金的耐磨耗性試驗．．．．．．．．．．．．．．．p.11 第三章 實驗方法及步驟 ．．．．．．．．．．．．．．．．．p.13 3-1 實驗目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.13 3-2 旋轉裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.13 3-2-1 旋轉裝置之設計構想．．．．．．．．．．．p.13 3-2-2 旋轉裝置．．．．．．．．．．．．．．．．p.13 3-2-3 旋轉鑄造之鑄件尺寸及鑄模位置 ．．．．．p.15 3-2-4 旋轉鑄造的熔解與澆鑄．．．．．．．．．．p.15 3-2-5 鑄件之凝固冷却曲線量測．．．．．．．．．p.16 3-2-6 旋轉鑄造的顯微組織觀察．．．．．．．．．p.17 3-2-7 耐磨耗試驗．．．．．．．．．．．．．．．p.17 3-3 離心鑄造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.18 3-3-1 離心鑄造實驗設計．．．．．．．．．．．．p.18 3-3-2 鑄件模型及澆流道系統設計．．．．．．．．p.18 3-3-3 離心鑄造之熔解與澆鑄．．．．．．．．．．p.18 3-3-4 離心鑄件完全凝固所需的時間．．．．．．．p.19 3-3-5 顯微組織觀察．．．．．．．．．．．．．．p.19 第四章 實驗結果與討論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．p.20 4-1 旋轉鑄造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.20 4-1-1 旋轉鑄造鑄件的凝固溫度量測．．．．．．．p.20 4-1-2 未旋轉鑄件之初晶矽分布．．．．．．．．．p.20 4-1-3 鑄造時之旋轉速度對初晶矽分布的影響．．．p.21 4-1-4 旋轉時鑄模放置位置之影響．．．．．．．．p.23 4-1-5 鑄件大小對初晶矽分布的影響．．．．．．．p.24 4-1-6 耐磨耗性．．．．．．．．．．．．．．．．p.24 4-1-7 旋轉鑄造所得結果綜合討論．．．．．．．．p.26 4-2 離心鑄造 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.28 4-2-1 離心鑄造鑄件之凝固時間模擬．．．．．．．p.28 4-2-2 離心鑄造對於初晶矽在鑄件內分布之影響．．p.29 第五章 結論 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.31 I 旋轉鑄造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.31 II 離心鑄造．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.31 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．p.33en-USA390初晶矽偏析primary siliconsegregationthesis