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研究生: 林揚鵬
Yang-Peng Lin
論文名稱: 添加石墨烯及奈米碳管之AZ91鎂基複合材料微觀結構觀察及機械性質探討
Microstructure and mechanical properties of graphene nanoplatelets and multi-walled carbon nanotube on AZ91 magnesium matrix composites
指導教授: 黃崧任
Song-Jeng Wang
口試委員: 陳復國
Fun-Kuo Chen
丘群
Chun Chiu
曾有志
Yu-Chin Tzeng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 機械工程系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 97
中文關鍵詞: 鎂基複合材料石墨烯奈米碳管熱處理
外文關鍵詞: Magnesium matrix composites, GNPs, CNTs, Heat treatment
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本研究採用AZ91鎂鋁合金作為鎂基複合材料之基質材料,以石墨烯(Graphene nanoplatelets, GNPs)、奈米碳管(Carbon nanotubes, CNTs)作為強化相,利用重力鑄造法及機械攪拌法進行鎂基複合材料之製備,強化相添加量為0.1wt%、0.2wt%、0.3wt%,完成製備切割成實驗試片後一部分施作T4固溶熱處理後直接進行水淬,另一部分進行T4固溶熱處理及T6人工時效熱處理,探討添加不同重量百分比強化相及不同熱處理對於AZ91/GNPs+CNTs鎂基複合材料之微觀結構、機械性質。從實驗結果中可以發現添加奈米級之碳強化相可以得到晶粒細化之效果,降伏強度、極限強度、延展性及硬度皆有所提升,透過T4熱處理後將第二相Mg17Al12溶入基材中有助於提升材料延展性,提升極限強度。施作T6熱處理之後使第二相析出後,因析出物硬脆特性使材料硬度、降伏強度有所上升。


This research uses AZ91 magnesium alloy as the metal matrix and graphene nanoplate and carbon nanotube as the reinforcement. In addition, the amount of 0.1, 0.2 and 0.3 weight percent of the reinforcement particles were added respectively into matrix and produced by gravity casting. After T4 solution treatment and T6 aging heat treatment, the specimens were tested for the mechanical properties and microstructure. Discussions of the effects of different ratios reinforcement and heat treatment have been included in this experiment. From the experiment result, when adding GNPs and CNTs the grain size was decreased effectively. Yield strength, ultimate tensile strength and hardness were improved due to the grain refinement. After T4 solution treatment, ultimate tensile strength and ductility were improved. After T6 aging heat treatment, β-phase was precipitated, hardness and yield strength were strength.

摘要 I Abstract II 目錄 III 圖目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 3 1.2.1 熔煉相關文獻 3 1.2.2 添加強化相增強機械性質文獻 4 1.2.3 強化相粒徑相關文獻 7 1.2.4 熱處理相關文獻 8 1.2.5 破壞特徵相關文獻 15 1.3 文獻回顧整理 18 1.4 研究動機及目的 19 第二章 研究理論基礎 20 2.1 鎂之基本性質 20 2.2 鎂合金特性 22 2.3 鎂合金符號標示方法 23 2.4 合金元素對鎂合金的影響 25 2.4.1鋁元素 25 2.4.2錳元素 26 2.4.3鋅元素 27 2.4.7鎳元素 28 2.4.4矽元素 28 2.4.5鐵元素 28 2.4.6銅元素 29 2.4.8鈣元素 29 2.4.9稀土元素 29 2.5 鎂基複合材料強化機制 30 2.5.1 晶粒細化 30 2.5.2 析出強化 31 2.5.3 熱膨脹係數差異影響 31 2.5.4 負荷影響 31 2.5.5 Orowan強化 32 2.5.6 散佈強化 32 2.6 鎂合金熱處理 33 2.6.1 T2 退火 34 2.6.2 T4 固溶熱處理 34 2.6.3 T5自然時效處理 35 2.6.4 T6 固溶處理及人工時效 35 2.7鎂合金鑄造 36 2.7.1 重力鑄造法 36 2.7.2 砂模鑄造法 36 2.7.3壓力鑄造法 36 2.7.4 真空鑄造法 37 第三章 實驗方法與步驟 38 3.1 實驗步驟 38 3.2 實驗材料 40 3.3 實驗設備 41 3.3.1 鑄造用熔煉爐 41 3.3.2 材料拉伸試驗機 (Material Test system, MTS) 42 3.3.3 微型維克氏硬度機 (Micro-Vickers hardness tester) 43 3.3.4 濕式自動研磨/拋光機 44 3.3.5 高溫熱處理爐 45 3.3.6 光學顯微鏡 (Optical Microscopy, OM) 46 3.3.7 掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope, SEM) 46 3.3.8 X光繞射分析儀 (X-Ray Diffraction Analyzer, XRD) 47 3.4 鎂基複合材料製備 48 3.5 拉伸試片規劃 49 第四章 結果與討論 51 4.1鎂基複合材料之微觀結構分析 51 4.1.1 OM金相分析 51 4.1.2 平均晶粒尺寸 55 4.1.3 SEM微觀組織分析 58 4.2 XRD分析 65 4.3 鎂基複合材料機械性質測試 67 4.3.1 硬度測試 67 4.3.2 拉伸測試 70 4.3.3 拉伸斷面特徵分析 75 4.4 與本實驗室論文之比較 77 第五章 結論 81 第六章 未來研究方向 83 參考文獻 84

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無法下載圖示 全文公開日期 2025/02/14 (校內網路)
全文公開日期 2025/02/14 (校外網路)
全文公開日期 2025/02/14 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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