研究領域
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應變規鑽孔法(ASTM E837)為殘留應力的檢測技術之一,其中以高速鑽孔法(High-Speed Hole-Drilling Method)以進行高性能材料均可加工的優點。研究結果顯示,放電加工鑽孔法之孔外型符合ASTM E837的要求,此法經過一定值的校正程序後,可達到相當的準確性,其量測誤差可小於14MPa。
目前的研究將更進一步探討電極的尺寸效應(size effect),對放電加工鑽孔表面特性的影響進行分析,放電電極的微小化是微細孔加工與微機電製成的重要關鍵,但微小化的電極將造成單位面積放電能量大幅增加,進而導致電極耗損及放電能量密度之改變。同時,隨著加工深度的增加,加工液的循環與排渣均不容易,極易喪失加工精準度並使表面特性惡化,因此將朝向提升深孔的加工品質而邁進,以鑽出外型精確、表面特性良好的微細深孔為目標,成果將可應用於放電加工鑽孔法並提供給工業界做為參考。
為因應全球無鉛化之潮流,開發更優異、更可靠之無鉛銲料合金。本組主要針對Sn-Ag無鉛銲料系之冶金性質、機械性質及可靠度進行研究。項目包括銲料熔點、微結構變化、金屬間化合物(Intermetallic Compound)、微硬度、與Cu結合之介面層成長及形貌變化;並引入高溫儲存試驗以評估添加合金元素對銲點拉伸與剪切附著強度的影響,同時研究銲點之疲勞行為與破斷機制。
Sn-Ag無鉛銲料之微結構主要是由散佈在錫基地上形成散佈強化,研究結果顯示添加Sb之後,除固溶在錫基地之外,Sb原子會置換部分的Sn原子而使之形成相化合物,因而改善原本隨高溫儲存而粗大化現象,進而提高銲料的使用可靠度;另外,Sb原子藉由擴散進入介面層所導致的強度變化也是研究的重點之一。
目前方向主要延續先前之研究成果,進一步研究合金元素添加對銲接點之等溫疲勞與熱機疲勞性質評估,同時建立銲點之疲勞模型以有效評估銲料合金實際應用之使用壽命。
本小組主要研究鈦合金(Ti-6Al-4V)在高溫環境下,不同鍛造製成參數(溫度、應變、應變率)對材料特性與顯微組織的影響。尤其著重在製程參數對表面α-case及內部微結構的影響,除了對Ti-6Al-4V表面α-case做初步的探討外,亦釐清了各製程參數對金相組織的影響,同時也對各個不同鍛造區間下的金相演化機制,做了詳盡的探討。
Ti-6Al-4V在高溫環境下,會因氧原子擴散進入材料表面而生成一層硬脆相,稱為α-case。研究結果發現在Tβ以上持溫,將生成板狀α-case;在Tβ以下將生成質點狀α-case。同時利用擴散方程式將氧原子的擴散行為加以模式化,用以預測在高溫鍛造環境中,板狀α-case之成長厚度。
由於α-case屬硬脆組織,故當受應變的情況時易發生破裂。因此目前小組的研究方向著重於在高溫環境中,α-case對裂紋生成與成長的影響,以及當Ti-6Al-4V表面具有α-case時對應變量的容忍度。
研究方向以開發一種新的多晶矽薄膜製造法為主題,期待能製造低成本、高效率的太陽能電池矽膜,並能瞭解相關製程參數的影響。本研究降低成本的方法為使用非晶矽矽膜為基材,經雷射光或電子束Zone melting recrystallization後,將非晶質結構轉變為多晶質結構。此一新的製造法能將傳統多晶矽太陽電池的製程大幅縮減,尤其是從矽砂到多晶矽板間的複雜處理,可以被簡單的沉積薄膜及雷射光或電子束處理等兩個製程所取代,如此電池製造成本將可降低,而有助於提升電池普及率。
本研究重點為雷射光、電子束參數、矽膜厚度、矽膜基板溫度等因素,對矽膜晶粒尺寸、晶粒形狀、矽膜表面形貌平坦度的影響。此外,更進一步瞭解雷射光、電子束處理後,氫及硼在薄膜中的狀態,如氫的分佈、氫對懸鍵鈍化率、硼的濃度分布及硼的活化率等特性。
本小組致力於核能用鎳基690合金銲件性能改善,期望利用傳統銲接銲料中Mn、Nb、Ti等合金元素添加量的變化,或高能量密度銲接製程參數的改變,對鎳基690合金進行自體對接銲或與304L不銹鋼進行異種金屬銲接,來提升鎳基合金銲件的強度特性與延晶應力腐蝕能力。
目前本小組正積極朝向先進銲接製程發展,其中以雷射銲接與電子束銲接為主要發展方向,利用其高能量密度與高深寬比的特性,可輕易將690合金與304L進行異種銲接,銲接後可得品質優異銲件,藉由electron beam或laser製程之低熱量與快速冷卻特點,能夠縮小熱影響區域,使敏化作用發生機率降至最低,且讓熔融區內析出物不易析出,提升晶界強度等。