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在铸造过程中,温度场的变化会影响铸件之微结构,而
微结构直接控制着铸件的品质,因此凝固模式之探讨,有助于改善材料的
品质。一般的凝固模式都是着重于巨观的方式,如此仅能得到较粗略的凝
固时间、凝固曲线温度及等温线图,而巨
微观的模式不仅可得到较准确的
凝固时间及温度分布,更可以深入了解材料的微结构,如晶粒的成长状况
及结构等。
以锡铅合金为主要研究对象,利用湿砂模铸造实验来获得铸件轴向
与径向量测点的凝固曲线,由此曲线可进一步获得过冷*、成长速率V等资
料,再利用金相实验之观察,了解铸件之微观结构及算出单位体积晶粒数
n及平均晶粒半径R,归纳这些数据,来导出巨微观成核及成长的模式,最
后再用数值之有限差分法,将导出之巨微观模式代入,并与巨观凝固模式
及实验值作一比较,以验证其可行性。由两个实验结果得知,成
核与成长过程与过冷的关系相当密切,初晶与共晶成长的时间与合金成份
也有很大的关系,而将导出巨微观的模式代入数值方法,其结果也与实验
值相差不大,证明此模式之可行性。对于由实验方法来导出巨微观凝固
模式之方式,本研究已完成了初步的研究与探讨工作,由于此领域研究的
空间十分的宽广,祈本研究所得之初步成果可以作为日后更进一步研究的
基础。
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