TWI607093B - 金屬合金複合材料及其製造方法 - Google Patents

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Description

金屬合金複合材料及其製造方法
本發明係關於一種金屬合金複合材料及其製造方法，特別是指一種製造具有強化相的金屬合金複合材料及其製造方法。
由於環保意識的抬頭，業界朝向研究產品的再回收性。鎂鋁合金或鋁鎂合金相較於其他常用金屬，具有較輕的重量、容易吸震、電磁遮蔽性佳及可回收的特性。早期應用於航太工業及汽車零件上，近來應用領域逐漸拓展到電子產業、自行車工業與民生工業…等。
雖然目前的鎂鋁合金或鋁鎂合金已廣泛應用於各產業的產品之中，然而發明人不以此為滿足，持續研究如何同時且有效提高鎂鋁合金或鋁鎂合金的機械強度與延展性能，以提供更適合業界使用的鎂基或鋁基的複合材料。
本發明所要解決的技術問題，在於提供一種金屬合金複合材料及其製造方法，可提同時高材料強度及延展性。
根據本發明之一些實施例，提供一種金屬合金複合材料之製造方法，其包含：提供金屬合金基材及強化體，其中此金屬合金係鎂基合金或鋁基合金，且此強化體為含硫化合物；加熱金屬合金基材以形成金屬液體；加入強化體於金屬液體之中；冷卻包含強化體之金屬液體以形成複合材料；及對該複合材料進行固溶處理。
根據本發明之一些實施例，提供一種金屬合金複合材料，其包含：金屬合金及強化相，其中此金屬合金係鎂基合金或鋁基合金，且此強化相係含硫化合物。
以下的揭露內容提供許多不同的實施例或實例，以實現本發明的不同特徵。特定實例的組成及佈局敘述如下，以簡化本發明。當然這些僅是實例，並非用以限制。
第1圖係根據一些實施例，一種製造金屬合金複合材料之方法100的流程圖，此方法100係重力鑄造法。可於此方法進行前、進行期間與進行後提供額外的步驟，且其中所描述的一些步驟可被刪除或取代為此方法中的其它實施例。金屬合金複合材料及其製造方法100，將於後參考第2圖之裝置一併描述之。
方法100包含下列步驟：將金屬合金基材置入容器中(步驟102)；升溫至第一溫度並通入保護氣體(步驟104)；升溫至第二溫度 (步驟106)；升溫至第三溫度並停止通入保護氣體(步驟108)；加入強化體於容器中並循環攪拌以形成混合漿料(步驟110)；冷卻混合漿料以形成複合材料(步驟112)；對複合材料進行固溶處理(步驟114)。關於每個步驟的詳細內容將於後詳述之。
本揭露內容之方法100所使用之製造金屬合金複合材料之爐體的示意圖如第2圖所示，其主要包含一電阻熔爐4、外部的第一氣體槽5及第二氣體槽8和位於電阻熔爐下部的模具9。其他零件如攪拌單元6和加熱單元41等將於敘述之。
方法100起始於步驟102，其係將金屬合金基材1置入容器3中。此容器3係由耐高溫材料(例如：310S不鏽鋼或高溫陶瓷)或任何適合的材料所組成。在本實施例中，容器3為310S不銹鋼坩鍋。金屬合金基材1可為任何單一金屬、金屬合金、金屬/非金屬複合材料。金屬合金基材1可能包含金屬(例如：鎂、鐵、銅、鋁、鈦、鋅、鎳、汞、錳、銀、金)和/或非金屬(例如：碳、矽)或其他適合的材料。在一些實施例中，金屬合金基材1係主要含鎂之金屬合金(或稱為鎂基合金)，例如但不侷限於：鎂合金或鎂鋁合金(如AZ31、AZ61、AZ80等AZ系列鎂合金)。在其他實施例中，金屬合金基材1係主要含鋁之金屬合金(或稱為鋁基合金)，例如但不侷限於：鋁合金或鋁鎂合金。在本實施例中，金屬合金基材1係鎂基金屬合金，包含AZ31鎂合金和AZ61鎂合金，而經過本發明之方法後所形成之金屬合金複合材料係鎂基複合材料。在其他實施例中，鋁基合金經過本發明之方法後，則形成鋁基複合材料。請參照下列表一及表二，AZ31鎂合金的組成成分如表一所示，而AZ61鎂合金的組成成分則如表二所示。 表一：AZ31鎂合金的組成成分 表二：AZ61鎂合金的組成成分
由表一及表二可知，AZ31鎂合金及AZ61鎂合金以鎂元素為主要成份，摻雜其他元素(如鋁、錳、鋅、鐵、矽、銅、鎳)。鎂元素含量可依照其他摻雜元素的含量進行調整。
方法100進行至步驟104，其係升溫至第一溫度並通入保護氣體。在此步驟，首先，將容器3置於電阻熔爐4中，並利用加熱單元41加熱容器3與其內的金屬合金基材1。此時，金屬合金基材1隨著溫度升高而熔化。此第一溫度可介於350o C至500o C之間。在本實施例中，第一溫度係400o C。此外，於升溫至第一溫度的過程中，當溫度升到250o C至300o C之間，藉由外部的第一氣體槽5，透過第一氣體導通管51，通入第一保護氣體，以防止金屬合金基材1與空氣接觸而發生氧化反應。此第一保護氣體可能包含氬氣、氖氣、氮氣、氟化物、二氧化碳、其任意之組合或其他適合的氣體。在本實施例中，第一氣體係為氬氣。此外，通入第一保護氣體之溫度區間依照金屬合金基材1的不同將有所調整。在另一實施例中，通入保護氣體於室溫至第一溫度之間。
當溫度升至第一溫度時，藉由外部的第二氣體槽8，透過第二氣體導通管81，通入第二保護氣體，以防止金屬合金基材1與空氣發生氧化作用及產生燃燒現象；同時關掉第一保護氣體。此第二保護氣體可能包含氬氣、氖氣、氮氣、氟化物、二氧化碳、其任意之組合或其他適合的氣體。在本實施例中，第二氣體係為二氧化碳與六氟化硫之混合氣體。此外，當溫度達到第一溫度時，持溫1分鐘至2小時後才進入下一步驟。於具體實施例中，於第一溫度下的持溫時間介於10分鐘至15分鐘之間。
上述之第一保護氣體及第二保護氣體可根據實際應用的需求，以及金屬合金基材1的選用來配合。在本實施例中的金屬合金基材1為鎂合金和鎂鋁合金，所配合的保護氣體可為二氧化碳及氣體氟化物的混合物。雖然，於二氧化碳氣體中，處在各溫度下的鎂合金具有很低的氧化速率。然而，隨著溫度的上昇，鎂合金和鎂鋁合金仍可能會產生燃燒。此外，當二氧化碳中含有混合空氣及水氣時，二氧化碳氣體的防護性將會降低。因此，本實施例的保護氣體除了使用二氧化碳外，還包括氣體氟化物。
在多種氣體氟化物中，目前在熔煉鎂合金中越來越多使用六氟化硫(SF6 )氣體來防止鎂合金溶液的氧化燃燒。在常溫時六氟化硫極其穩定。在高溫時，六氟化硫與鎂合金或鎂鋁合金產生化學作用後，使鎂合金或鎂鋁合金的表面形成保護膜。因此，六氟化硫具有防止鎂合金溶液氧化燃燒的作用。故在加熱金屬合金基材1的過程中，通入保護氣體可防止與空氣接觸而燃燒。此外，通入第一或第二保護氣體時，藉由氣體擾動方式，同時也提供攪拌之功用。
方法100進行至步驟106，其係升溫至第二溫度。在使步驟中，溫度自第一溫度升高至第二溫度，使得金屬合金基材1得以更均勻地熔化成金屬液體。此第二溫度介於450o C至700o C之間。在本實施例中，第二溫度係600o C。如前所述，當溫度達到第二溫度時，持溫1分鐘至2小時後才進入下一步驟。於具體實施例中，持溫時間介於10分鐘至15分鐘之間。
方法100進行至步驟108，其係升溫至第三溫度並停止通入保護氣體。在此步驟中，溫度自第二溫度升高至第三溫度，使得金屬合金基材1得以形成更均勻的金屬液體2。此第三溫度介於600o C至800o C之間。在本實施例中，第三溫度係730o C。如前所述，當溫度達到第三溫度時，持溫1分鐘至2小時後才進入下一步驟。於具體實施例中，持溫時間介於10分鐘至15分鐘之間。接著，停止通入第一及第二保護氣體以利後續加入強化體的動作。也就是說，在本實施例中，於第三溫度(700o C)持溫10分鐘至15分鐘並停止通入保護氣體後，才進行下一步驟的加入強化體於金屬液體2中，此部份將於後詳述。在另一實施例中，升溫至第三溫度後仍持續通以第一保護氣體和/或第二保護氣體。
方法100進行至步驟110，其係加入強化體(未標示)於容器3中並循環攪拌以形成混合漿料(未標示)。在溫度達到第三溫度(730o C)，持溫10分鐘至15分鐘並停止通入第二保護氣體後，打開容器3的密封蓋31以加入強化體。此強化體，可依照實際應用之需求及選用的金屬合金基材1來進行適當的選擇或調整。在本實施例中，強化體係含硫化合物，例如：二硫化鎢(WS2 )、二硫化鉬(MoS2 )或其任意比例之組合。此外，強化體的形狀可能包含，但不侷限於：管狀、片狀、塊狀、球狀及其任意之組合。強化體之添加量介於約0.001wt%至15wt%之間。在本實施例中，強化體係奈米管狀之二硫化鎢，其添加量係0.1wt%及0.2wt%。然而，本揭露內容並不侷限於此，強化體的材料、形狀及其添加於金屬合金基材1的添加量皆可任意調整以符合實際之需求。值得注意的是，在本實施例中，二硫化鎢強化體將於後述之熱處理步驟後，形成不同於金屬合金基材之相結構的強化相，即2H相(2H phase)的二硫化鎢強化相，其能提升金屬合金複合材料的機械性質，其將於後詳述。在另一實施例中，強化體二硫化鎢於熱處理後所形成的強化相係1T相(1T phase)。此外，強化體加入的時機點係於金屬合金基材1熔化成金屬液體2、於溫度730o C中持溫10分鐘至15分鐘及停止通入第二保護氣體之後。因而能使得強化體於金屬液體2中分散的更均勻，進而得到更佳之金屬合金複合材料的機械性質。
加入強化體於金屬液體2後，利用一攪拌單元6攪拌金屬液體2，使金屬液體及強化體均勻混合，以形成一均勻的混合漿料。此攪拌單元6可能包含馬達61及攪拌葉片62。具體來說，本實施例的馬達61架設在容器3的密封蓋31上，在密封蓋31的上方架設兩支可變速的馬達61，馬達61可能包含，但不侷限於無段變速馬達。攪拌葉片62可為不同方向的45°角，每支旋桿上有2組攪拌葉片62置於金屬液體2中。在攪拌葉片62攪動金屬液體2的同時，也會擾動密度較重且沉在容器3底部的強化體。因此，透過攪拌單元6可使強化體與金屬液體2均勻地混合以形成混合漿料。馬達61大致上係以300至470RPM的攪拌速率來攪動，持續時間約1分鐘至約5分鐘。在本實施例中，馬達係以約300RPM的攪拌速率來攪動，並持續約1分鐘。此外，在另一實施例中，於攪拌金屬液體2及強化體時，仍持續通以第一保護氣體和/或第二保護氣體。
方法100進行至步驟112，其係將混合漿料倒入模具9中並冷卻以形成複合材料(未標示)。由於模具9係隔離於容器3之下方，故於將混合漿料倒入模具9中之前，可能先藉由加熱單元42預熱模具9以縮短其與混合漿料的溫度差距以比避免快速降溫所造成的缺點(例如：不均勻)。此外，於倒入混合漿料於模具9之前，可能藉由第一氣體導通管52和/或第二氣體導通管82，通以第一保護氣體和/或第二保護氣體，以阻絕空氣與混合漿料之接觸及反應。待攪拌結束後，拔起柱塞以打開容器3底部的噴口7，同時經由第一氣體導通管52和/或第二氣體導通管82，通入第一保護氣體和/或第二保護氣體以隔絕空氣接觸。此時混合漿料順著底部的噴口7往下流至模具9中，等待凝固並冷卻後便形成複合材料(或稱鑄錠)。
方法100進行至步驟112，其係對複合材料進行固溶處理(T4)流程，T4是指固溶處理和自然時效至適當的穩定狀態。固溶處理在於均質化及消除應力。鑄件由鑄造和固溶時的高溫冷卻下來時，會產生殘留應力，藉由將鑄件加熱至降伏應力低於此殘留應力的溫度，以消除此殘留應力。本發明之複合材料，因底部與頂部冒口收縮部分缺陷較多，且由金相組織分析中顯示中層晶粒組織最佳，故後續性質測量 (如拉伸、金相、硬度及X-ray等測試)之試片皆取自鑄錠中段部分。
在本實施例中，利用熱處理爐(未標示)對複合材料進行固溶處理。熱處理通常是呈梯度逐漸升溫至一預定溫度後，持溫一段時間，再緩慢升溫，然後再持溫一段更長的時間。升溫條件視爐子本身的設計而定。例如，開始的升溫梯度可以為每分鐘5o C (5o C/min)，升溫至260o C至270o C時，持溫一小時的處理時間，以釋放複合材料的殘留應力。接著，再緩慢升溫，升溫梯度為每分鐘1℃(1℃/min)，時間約為二小時二十分至400o C到450o C，持溫十小時。時間結束後，使用水對複合材料進行焠火。在一些實施例中，固溶處理的溫度介於約400o C至約600o C之間。在一些實施例中，使用油對複合材料進行淬火。本發明藉由對複合材料進行固溶處理以得到良好的延展性能。於後續之描述中，經過T4固溶處理的AZ31鎂基複合材料，以AZ31-T4表示之，而經過T4固溶處理的AZ61鎂基複合材料，以AZ61-T4表示之。
請參照第3A圖至第3C圖及第4A圖至第4C圖，其分別為固溶處理過的AZ31-T4及AZ61-T4於未添加、添加0.2wt%WS2 之X光繞射頻譜圖。其中添加0.2 wt%WS2 之試片再取其中間部分和底部部分進行檢測。其中第3B和3C圖為第3A圖之局部放大圖(介於36o 至37o 間)，而第4B圖和第4C圖為第4A圖之局部放大圖(介於57o 至58o 之間)。從第3A圖，添加0.2wt%二硫化鎢之AZ31-T4的中間部分302及添加0.2wt%二硫化鎢之AZ31-T4的底部部分303對於二硫化鎢強化相之信號強度相當微弱，但其於 (101)面(介於36o 至37o 間)上之信號強度相對其他峰值高，代表著 (101) 面之結晶性較佳；且強度值也較AZ31-T4 (301)來的高。同樣的現象也發生於第4A圖中的AZ61-T4(311)、添加0.2wt%二硫化鎢之AZ61-T4的中間部分312及添加0.2wt%二硫化鎢之AZ61-T4的底部部分313。請參照第3B圖及第4B圖，其係對第4A圖及第4B圖中的(101)峰值(於36o 至38o 之間)進行放大比對，可發現到AZ31-T4(301)與AZ61-T4(311)在添加0.2wt%WS2 後其2θ值有明顯增加(如302、303、312及313所示)，使峰值往右方移動約0.08o 。此外，如第3C圖及第4C圖所示，在高角度區域(介於57o 至58o 之間)的峰值也有往右偏移的現象(約0.12o )，證明確實有固溶現象發生。當固溶現象發生時，晶體內部之鎂(Mg)原子被硫(S)原子或鎢(W)原子置換，其晶體會有縮小之現象，使得晶體內部原子間距縮減，即晶面間距會下降，造成內部差排與螺旋差排產生相互作用，進而來提升強度。值得注意的是，經固溶處理後，金屬合金基材中仍會存有一定量的二硫化鎢強化相(如前所述之2H二硫化鎢強化相)未固溶於其中。藉由調整固溶處理之溫度及固溶時間，可調整未固溶之二硫化鎢強化相的比例，以得到理想的機械強度與延展性。
請參照第5A圖至第5F圖及第6A圖至第6F圖，其分別為本發明之AZ31及AZ61鎂基複合材料於固溶處理前後，添加不同重量百分比之強化體的金相圖。值得注意的是，二硫化鎢強化體於複合材料中會形成如前所述之二硫化鎢的強化相。其中，第5A圖、第5B圖及第5C圖分別代表未添加、添加0.1wt%WS2 及添加0.2wt%WS2 的未經固溶處理之AZ31鎂基複合材料。而第5D圖、第5E圖及第5F圖則分別代表未添加、添加0.1wt%WS2 及添加0.2wt%WS2 的經固溶處理之AZ31鎂基複合材料。同樣地，第6A圖、第6B圖及第6C圖分別代表未添加、添加0.1wt%WS2 及添加0.2wt%WS2 的未經固溶處理之AZ61鎂基複合材料。而第6D圖、第6E圖及第6F圖則分別代表未添加、添加0.1wt%WS2 及添加0.2wt%WS2 的經固溶處理之AZ61鎂基複合材料。
如第5A圖至第5C圖所示，其金相圖具有AZ系列合金中的β相 (Mg17 Al12 )(未標示)於晶界上，會降低鎂基複合材料之延展性。而固溶處理之後的鎂基複合材料的金相圖如第5D圖至第5F圖所示，可明顯看見晶粒之形狀大小，且大部分的β相已固溶進晶粒內而不存在晶界上。同樣的情形也發生在AZ61鎂基複合材料之中(如第6A圖至第6F圖所示)，惟AZ61具有較高的鋁含量，故其所含之β相的量也比AZ31還多。
接著，比較AZ31-T4與AZ61-T4之鎂合金在不同強化體重量百分比含量下，各鎂基複合材料鑄錠之平均晶粒尺寸的變化。值得注意的是，二硫化鎢強化體於複合材料中會形成如前所述之二硫化鎢的強化相。晶粒大小如下列表三所示，其係以節線法（linear intercept method）計算晶粒的大小。 表三：添加不同重量百分比WS2 之晶粒尺寸表
從表三可得知，AZ31在經過T4後平均之晶粒尺寸為80μm，而當AZ31-T4鎂合金中添加0.1wt%WS2 時，平均晶粒尺寸下降至50μm(減小37.5%)；進一步增加二硫化鎢的添加量至0.2 wt%時，平均晶粒尺寸下降至40.0μm(減小50.0%)。另一方面，AZ61在經過T4後平均之晶粒尺寸為51.7μm，而當AZ61-T4鎂合金中添加0.1wt%WS2 時，平均晶粒尺寸下降至37.5μm(減小27.5%)；進一步增加二硫化鎢的添加量至0.2wt%時，平均晶粒尺寸下降至31.8μm(減少38.5%)。其中，由於AZ61含有較多會抑制晶粒成長的鋁，故AZ61-T4之晶粒大小低於AZ31-T4。此外，於金屬合金基材中添加強化體(之後於複合材料中形成前述之強化相)會使得金屬合金基材於鑄造成形時，具有更多的成核點，其會抑制晶粒成長，使得晶粒在相同體積下能形成更多較細小的晶粒。
本發明進一步對鎂基複合材料鑄錠進行維克氏硬度測試。AZ31-T4及AZ61-T4於不同重量百分比的二硫化鎢添加量下的維克氏硬度值如下列表四所示。 表四：添加不同重量百分比WS2 之維克氏硬度值
如表三所示，未填加強化體的AZ31-T4鎂基複合材料的硬度為51.0HV，而添加0.1wt%WS2 的AZ31-T4的硬度為54.3HV(上升6.5%)；進一步增加二硫化鎢的添加量至0.2wt%，硬度也隨之上升至55.9HV(上升9.6%)。另一方面，未填加強化體的AZ61-T4鎂基複合材料的硬度為55.4HV，而添加0.1wt%WS2 的AZ31-T4的硬度為58.3HV(上升5.2%)；進一步增加二硫化鎢的添加量至0.2wt%，硬度也隨之上升至58.6HV(上升5.8%)。其中，由於AZ61-T4含有較多的Al，所以硬脆的β相析出物的數量也較多，故未添加強化體的AZ61-T4之硬度值大於AZ31-T4。此外，由前述之表三可知，添加強化體如二硫化鎢，會使得晶粒尺寸變小，而產生晶粒強化之效應，使得鎂基複合材料的硬度上升。因此，添加0.2wt%WS2 之鎂基複合材料具有比添加0.1wt%WS2 之鎂基複合材料更高的硬度。
除了鎂基複合材料之硬度測試，本發明還探討各種不同強化體添加量下對AZ31-T4及AZ61-T4鎂基複合材料之機械性質的影響，進而選用拉伸試驗測試機械性質。本發明之AZ31-T4及AZ61-T4鎂基複合材料皆統一均質化處理，經過前述之重力鑄造法製程及T4固溶處理後，採用ASTM E8-69試棒規範，製作成標距 (Gage) 寬度為6 mm、標距長為13 mm，兩邊夾持長度皆為12 mm，試片全長為45 mm之拉伸試片。並使用MTS(萬能試驗機)進行拉伸試驗測試，拉伸速率為1 mm/min，每組數據進行5支試棒取平均值，並與添加不同重量百分比之WS2 之AZ31-T4及AZ-61-T4，進行機械性質的比較，其整理如下列表五。 表五：不同WS2 添加量之鎂基複合材料的機械性質比較表
如表三所示，不論是AZ31-T4或AZ61-T4，藉由微量添加二硫化鎢可使得降伏強度、最大抗拉強度及伸長率，獲得同時且顯著地改善。添加0.2wt%WS2 之AZ31-T4的降伏強度、最大抗拉強度及伸長率分別為87.2MPa、208.2MPa及25.74%；而添加0.2wt%WS2 之AZ61-T4則分別為85.4MPa、188.7MPa及19.62%。AZ31-T4在極限強度、降伏強度及延展性上分別提升了40.1%、15.9%及110.0%；而AZ61-T4在極限強度、降伏強度及延展性上分別提升了30.1%、6.0%及144.9%。在機械強度方面，由於AZ61具有較高之鋁含量，故如前所述，具有較多的β相於晶界上，能降低拉伸試驗中不均勻的裂紋引發點。因此，AZ31-T4機械強度高於AZ61-T4。另一方面，鎂基複合材料的機械強度於添加強化體後逐漸上升之原因，係由於差排密度的增加、晶粒細化及應力之負載轉移。
在延展性的表現上，AZ31-T4與AZ61-T4添加強化體後皆有提升的趨勢，其係由於金屬合金基材在添加強化體後，晶粒細化、均勻之二硫化鎢強化相分佈、提供額外非基面之滑移系統皆是提升延展性的原因。此外，由於AZ31-T4含有較少的硬脆之β相，故其具有較AZ61-T4更高的延展性。
透過本發明，以重力鑄造法製造出的AZ31及AZ61鎂基複合材料，經過T4固溶處理後，可得優良之機械性質。AZ31-T4與AZ61-T4在添加二硫化鎢強化體後，形成之二硫化鎢強化相，使得硬度、拉伸強度及延展性均有顯著之增加。添加0.2wt%之二硫化鎢的AZ31-T4鎂基複合材料，具有極限強度208.2 MPa、降伏強度87.2 MPa、延展性25.7%及硬度55.9HV；相較於未添加二硫化鎢之AZ31-T4分別提升了54.5%、16.6%、85.2%、9.6%及50.0%。另一方面，添加0.2wt%之二硫化鎢的AZ61-T4鎂基複合材料，具有極限強度188.7 MPa、降伏強度85.4MPa、延展性19.6%及硬度58.6HV；相較於未添加二硫化鎢之AZ61-T4分別提升了44.7%、11.2%、95.4%、5.8%及38.5%。
雖然本發明已以實施方式及實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。體現本發明特徵與優點的典型實施方式已在以上的說明中詳細叙述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。
1‧‧‧金屬合金基材
2‧‧‧金屬液體
3‧‧‧容器
4‧‧‧電阻熔爐
5‧‧‧第一氣體槽
6‧‧‧攪拌單元
7‧‧‧噴口
8‧‧‧第二氣體槽
9‧‧‧模具
31‧‧‧密封蓋
41‧‧‧加熱單元
42‧‧‧加熱單元
51‧‧‧第一氣體導通管
52‧‧‧第一氣體導通管
61‧‧‧馬達
62‧‧‧攪拌葉片
81‧‧‧第二氣體導通管
82‧‧‧第二氣體導通管
100‧‧‧方法
102、104、106、108、110、112、114‧‧‧步驟
301‧‧‧AZ31-T4
302‧‧‧添加0.2wt%二硫化鎢之AZ31-T4的中間部分
303‧‧‧添加0.2wt%二硫化鎢之AZ31-T4的底部部分
311‧‧‧AZ61-T4
312‧‧‧添加0.2wt%二硫化鎢之AZ61-T4的中間部分
313‧‧‧添加0.2wt%二硫化鎢之AZ61-T4的底部部分
當讀到隨附的圖式時，從以下詳細的敘述可充分瞭解本發明的各方面。值得注意的是，根據工業上的標準實務，各種特徵不是按比例繪製。事實上，為了清楚的討論，各種特徵的尺寸可任意增加或減少。 第1圖係根據一些實施例，一種製造金屬合金複合材料方法的示意流程圖。 第2圖係根據一些實施例，一種用於製造金屬合金複合材料之爐體裝置的示意剖面圖。 第3A圖至第3C圖係根據一些實施例，金屬合金複合材料之X光繞射頻譜圖。 第4A圖至第4C圖係根據一些實施例，金屬合金複合材料之X光繞射頻譜圖。 第5A圖至第5F圖係根據一些實施例，金屬合金複合材料之微結構金相圖。 第6A圖至第6F圖係根據一些實施例，金屬合金複合材料之微結構金相圖。
1‧‧‧金屬合金基材
2‧‧‧金屬液體
3‧‧‧容器
4‧‧‧電阻熔爐
5‧‧‧第一氣體槽
6‧‧‧攪拌單元
7‧‧‧噴口
8‧‧‧第二氣體槽
9‧‧‧模具
31‧‧‧密封蓋
41‧‧‧加熱單元
42‧‧‧加熱單元
51‧‧‧第一氣體導通管
52‧‧‧第一氣體導通管
61‧‧‧馬達
62‧‧‧攪拌葉片
81‧‧‧第二氣體導通管
82‧‧‧第二氣體導通管

Claims (10)

  1. 一種製造金屬合金複合材料之方法，包含： 提供一金屬合金基材及一強化體，其中該金屬合金基材係鎂基合金或鋁基合金，且該強化體係一含硫化合物； 加熱該金屬合金基材，以形成一金屬液體； 加入該強化體於該金屬液體中； 冷卻包含該強化體之該金屬液體，以形成一複合材料；以及 對該複合材料進行固溶處理。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該含硫化合物包含二硫化鎢、二硫化鉬及其組合。
  3. 如請求項1所述之方法，於加熱該金屬合金基材時，更包含通入一保護氣體。
  4. 如請求項3所述之方法，其中通入該保護氣體包含通入氦氣、氬氣、氮氣、六氟化硫、二氧化碳或其任意之組合。
  5. 如請求項3所述之方法，其中形成該金屬液體包含：於溫度600o C至800o C之間持溫1分鐘至2小時之後停止通入該保護氣體。
  6. 一種金屬合金複合材料，包含： 一金屬合金基材，其中該金屬合金基材係鎂基合金或鋁基合金；以及 一強化相，其中該強化相係一含硫化合物。
  7. 如請求項6所述之金屬合金複合材料，其中該金屬合金基材的材料包含鎂、鐵、銅、鋁、鈦、鋅、鎳、汞、錳、銀、金及其任意之組合。
  8. 如請求項6所述之金屬合金複合材料，其中該強化相的含量介於0.001wt%至15wt%之間。
  9. 如請求項6所述之金屬合金複合材料，其中該含硫化合物包含二硫化鎢、二硫化鉬及其組合。
  10. 如請求項9所述之金屬合金複合材料，其中該含硫化合物係具有2H相(2H phase)之二硫化鎢。
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