非鐵金屬材料
以三選一題型確認鋁合金的系列與質別、GP區與過時效、包鋁板、Al-Li合金、韌煉銅與彈簧用銅合金、鎂合金的記號與耐蝕性、鈦合金的組織,以及Ni基的718合金。
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非鐵金屬材料的重點
非鐵金屬材料的核心是鋁合金,展伸材以4位數編號的千位數表示主要添加元素,以O、H、T等質別符號表示加工與熱處理的狀態。2000系、6000系、7000系以固溶處理與時效強化,析出由GP區經中間相進展到平衡相,過時效的質別則用來改變強度與耐蝕性的平衡。要發揮輕量的優點,就要以比強度、比剛性或符合構件形狀的指標比較。
銅的導電率高,含氧的韌煉銅與無氧銅依用途分別使用,彈簧則使用以固溶強化與加工硬化強化的磷青銅,或析出硬化的鈹銅。最輕的結構用金屬鎂合金,需要注意雜質形成的局部電池造成的腐蝕。鈦合金以加工與冷卻條件分別製作組織,Ni基合金則以γ'或γ''的析出在高溫下保持強度。
非鐵金屬材料的題目列表(15題)
- 鋁展伸材合金編號(4位數)的千位數與主要添加元素的組合,下列何者正確?
- 在鎂合金的記號(ASTM方式)中,廣泛用於壓鑄的「AZ91」所表示的意義,下列何者正確?
- 在鋁合金的質別符號中,用於5052合金等的「H34」所表示的意義,下列何者正確?
- 以相同長度、相同電阻的導體質量比較,思考架空輸電線使用鋁的理由。設導電率鋁為61% IACS、銅為100% IACS,密度鋁為2.70 g/cm³、銅為8.96 g/cm³,鋁導體的質量約為銅導體的幾倍?
- 飛機外板所用的2024合金等板材,會使用在兩面以軋延接合純鋁或Al-Zn合金薄層的包鋁板(Alclad)。此層的主要作用,下列何者正確?
- Al-Cu合金經固溶處理並急冷後時效,析出物大致依 GP區 → θ'' → θ' → θ(Al₂Cu)的順序變化。關於GP區,下列說明何者正確?
- 7075合金的厚板或鍛造品,有時會選擇比可得最高強度的T6更進一步時效的T73(過時效)。其主要理由,下列何者正確?
- 設在鋁中加入鋰時,每1 mass%密度下降約3%、楊氏模數上升約6%。含Li 2.0 mass%的Al-Li合金,比剛性(楊氏模數/密度)約為純鋁的幾倍?設變化與添加量成正比。
- 韌煉銅(含氧約0.02~0.05%、其大部分以Cu₂O分散的銅)在含氫的還原性氣氛中加熱,或進行氣焊、硬焊時,有時會變脆。其原因與對策,下列何者正確?
- 在用於彈簧或連接器的銅合金中,磷青銅與鈹銅強化機制的組合,下列何者正確?
- 鎂合金的耐蝕性大受雜質Fe、Ni、Cu含量的影響,高純度的AZ91D等將Fe或Ni的上限定得極低,約0.005%以下。其理由下列何者正確?
- 將以改變厚度使彎曲剛性相同來設計的平板,由鋁合金(楊氏模數70 GPa、密度2.70 g/cm³)改為鎂合金(楊氏模數45 GPa、密度1.74 g/cm³)。設板的面積相同,彎曲剛性與 E×(厚度)³ 成正比,鎂合金板的質量約為鋁合金板的幾倍?
- 在Ti-6Al-4V等α+β型鈦合金中,從β轉變溫度以上冷卻,會成為板狀α成束的層狀組織;在β轉變溫度以下加工並退火,則成為含等軸α的組織。這2種組織性質的差異,下列何者正確?
- 設計α型或α+β型鈦合金時,有一個指標是以鋁當量 [Al]eq = [Al] + [Sn]/3 + [Zr]/6 + 10[O](mass%)歸納使α相穩定之元素的效果,使其不超過約9。Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金含氧0.10 mass%時,[Al]eq最接近下列何者?
- Ni基合金的718合金(Ni-Cr-Fe系,含Nb約5%)廣泛用於噴射引擎的輪盤等零件。關於此合金的強化與特徵,下列說明何者正確?