40年來重大突破！ 成大洪飛義發(fā)表鋁合金粉末燒結(jié)技術(shù)
成大材料系洪飛義團隊歷時４年，開發(fā)鋁合金粉末燒結(jié)新技術(shù)。圖：成功大學提供
鋁粉易燃又製造不易，40年來全球鋁合金粉末一直無法有效導入粉末冶金產(chǎn)業(yè)應用。國立成功大學材料系特聘教授洪飛義團隊鑽研4年，終於建立領(lǐng)先全球的鋁合金粉末燒結(jié)技術(shù)，開發(fā)出高強度且耐海水腐蝕的鋁合金粉末暨燒結(jié)技術(shù)，未來可望延伸應用電動車輛與船舶科技工程。
鋁合金粉末具輕質(zhì)特性，在運輸工具輕量化上扮演要角。目前已大量應用在航空、汽車、機械製造、船舶工業(yè)。洪飛義表示，成大建立的鋁合金粉末燒結(jié)體，除了鋁元素之外，也含有鎳元素、銅元素，這讓鋁合金粉末冶金工件的材料強度與耐海水腐蝕能力堪稱世界第一。洪飛義也指出，目前相關(guān)數(shù)據(jù)預計11月發(fā)表在國際重要期刊Powder Metallurgy，團隊也正積極評估其他系列的鋁合金粉末冶金製程。
從細微的金屬粉末到具體成型且堅固耐用的金屬工件，鋁粉需先經(jīng)過壓胚成型，將粉末壓成或長、或短的金屬零件，再透過粉末燒結(jié)，加強零件的硬度與完成定型。「光是有鋁合金粉末是不夠的」，洪飛義說，臺灣的鋁粉幾乎仰賴進口，無法客製化。高性能鋁鎳銅合金粉末，俱備優(yōu)異的高溫機械強度，但卻製造不易。
鋁合金粉末壓胚成型的工件需經(jīng)特殊高溫燒結(jié)提升硬度。圖：成功大學提供
本次研究，洪飛義團隊先是與臺南金屬粉末製造大廠圓融公司合作，開發(fā)高強度又抗腐蝕的鋁合金粉末，跨出研究第一步。「粉末壓胚好比米飯揉壓成三角飯糰，透過烘烤可讓飯糰更為緊實成型」。洪飛義解釋，要在金屬專業(yè)領(lǐng)域具有重大突破，仍需突破4項材料門檻才有機會成功。因此，團隊與業(yè)界產(chǎn)學合作，攜手並進。
洪飛義指出，鋁合金粉末表面有氧化皮膜，無法使用傳統(tǒng)燒結(jié)方法。另外，鋁合金粉體黏結(jié)性低，胚料強度低，也會導致燒結(jié)效果差。再來，鋁合金粉末燒結(jié)容易造成偏析而脆化。燒結(jié)完成後，仍需進行特殊熱處理製程，才有可能使零件具有高強度與耐腐蝕性等特質(zhì)。
粉末燒結(jié)前，為取得鋁合金粉末壓胚，成大團隊委託苗栗旭宏公司協(xié)助鋁合金粉末壓胚，再由團隊研究員趙俊任博士與研究生繆梓峰共同設(shè)計新燒結(jié)條件，降低氧含量與改善燒結(jié)溫度，並找到合適的熱處理參數(shù)，一一突破所有的技術(shù)門檻，進行燒結(jié)與熱處理，最終建立領(lǐng)先全球的鋁合金粉末燒結(jié)技術(shù)。
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