改良劑(鍶、銻)與熱處理對Al-11Si-3Cu-0.5Mg鑄造合金微結構及磨耗性質之影響

鋁矽合金除了具有優良的鑄造性、抗磨耗性、高比強度以及低的熱膨脹係數外，也具備良好的導熱性，可更快地吸收車用部件於工作時所產生的熱量，且矽在鋁中的溶解度極低(約1.6 wt%)，存在於鋁矽合金當中的矽組織，幾乎是以純矽的形式出現，硬脆的矽顆粒是鋁矽合金具有良好耐磨耗耗性之主要因素，因此在過去的十年中，鋁矽鑄造合金已廣泛地用於汽車工業，替代引擎部件中的鑄鐵材料，如引擎缸體與汽缸蓋。且當鋁矽合金當中的矽含量達到共晶組成時，分布於鋁當中的共晶矽，相較於其它組成形式(亞共晶、過共晶)來得均勻，因此提升了鋁矽合金的抗磨耗性質。本研究前導性研究發現，經改良後，鑄態共晶Si形貌呈現層狀與纖維狀結構，在固溶處理過程中，Sr改良之共晶Si逐漸粗化，Sb改良者則因分段而細化；顯示固溶處理，及改良劑(Sr、Sb)的添加，可以調控合金之共晶矽(粗細)形貌與硬度變化。合作企業對此項結果，深覺有益於產品抗磨耗之提升，具有實用價值，且申請人也覺得有將其學理探討清楚之必要，故提出本計畫之申請。合作公司近年接獲車用Al-Si合金[4y32(Al-11Si-3Cu-0.5Mg)]鑄造合金訂單，客戶期望鑄件能在不減損機械特性下(HRF>80)，能滿足ASTM G99-175 磨耗規範之抗磨要求(<0.02mg/m)，期望藉本研究，提升鋁矽合金之鑄造、機械性質、抗磨性等技術與知識。增進實際應用的確切性，在學理上也能供學界有價值且正確之理論參考。