胚料模內連續翻轉等通道轉角擠型模組-優化金屬內在的能力，讓你的產品高人一等
2023/06/13閱讀時間約 3 分鐘
等通道轉角擠型（Equal channel angular extrusion-ECAE）是來自嚴重塑性變形（Severe Plastic Deformation-SPD）的一種技術，用於生產超細晶粒（Ultra Fine Grained-UFG）材料。
這類方式主要是透過不斷的反覆變形積累，讓材料內部儲存足夠的應變能，並透過熱處理製程並控制溫度參數，讓晶粒重新細化、成核、再結晶成為相對細化的目標晶粒尺寸，以美國honeywell的資料顯示，在合理的條件下，可將5N5-AL細化晶粒達0.5μm。
或許有人會問將晶粒細化到這麼小目的是什麼？以大部分固態金屬材料而言，最終都會成為工業、家用、車用、航太、半導體、水下基礎…等產品，這些產品會因不同的使用環境而要求不同的機械性質，像是高硬度、高延展、耐疲勞、超塑性…等，恰巧以相關研究資料表明，金屬細晶化具有下列特性：
1. 提高強度和硬度：晶粒細化可以增加金屬材料的強度和硬度。細小的晶粒結構限制了晶粒滑移和位錯移動，因此阻礙了材料的變形。這使得金屬更難變形和破斷，從而提高了材料的強度和硬度。
2. 提高韌性：細小的晶粒結構可以提高金屬材料的韌性。當材料受到外部應力時，晶界阻礙了位錯和裂紋的擴展，從而使材料能夠吸收更多的能量。這種能量吸收能力提高了金屬材料的韌性和抗震性能。
3. 提高耐腐蝕性：晶粒細化有助於提高金屬材料的耐腐蝕性能。細小的晶粒結構增加了晶界的比例，這些界面區域對於防止腐蝕介質的侵入具有更好的阻隔效應。此外，晶界上的位錯和微觀應力也可以促進金屬的自修復能力。
4. 改善疲勞性能：晶粒細化可以提高金屬材料的耐疲勞性能。細小的晶粒結構可以減少位錯的移動距離，從而減少了疲勞損傷的擴展速率。這使得金屬材料能夠更長時間地承受循環負載而不發生損壞。
5. 提高材料的加工性能：晶粒細化有助於改善金屬材料的加工性能。細小的晶粒結構提供了更多的材料界面，這有助於增加材料的塑性變形能力。這使得金屬材料更容易進行成形和加工，同時降低了成形過程中的能量消耗和工具磨損。
6. 提高導電性和導熱性：晶粒細化可以提高金屬材料的導電性和導熱性。細小的晶粒結構減少了晶界的距離，減少了電子和熱傳導的阻力，從而增加了材料的導電性和導熱性能。
7. 改善表面質量：晶粒細化可以改善金屬材料的表面質量。細小的晶粒結構可以減少金屬材料的顆粒大小和表面缺陷，使得材料的表面更加平滑和均勻。這對於需要高精度表面的應用非常重要。
8. 提高耐磨損性：晶粒細化有助於提高金屬材料的耐磨損性能。細小的晶粒結構可以均勻分散和分散應力，減少了表面和界面的應力集中，從而減少了磨損和磨損的擴展。
而ECAE則是目前以塑性變形而言最快速大量累積應變的方式，但傳統的單一擠型模組在成形過後常需面臨繁複的拆模退料、外型尺寸因變形的再加工(才能放入模穴內進行第二次擠型)、翻轉轉折面再入模(使材料受力應變均勻)，使得生產成本與時效性很難達到商業化效益。
因此我發展了一種胚料模內連續翻轉的ECAE模組，透過四向沖頭的連續或反覆作動，讓模內的胚料不須取出即可達到每次不同面向的變形，原則上不取出可以無限的擠壓(但不合理)，配合對應的成形設備可達成自動出入料的生產目標。
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