本論文自行設計完成一套低真空熔煉設備, 用以製造陶瓷粒子／鋁合金複合材料。利
用此設備熔煉製造出由兩種陶瓷粒子(SiC、Al O )及其不同粒子大小強化的鋁合金複
合材料, 以研究此製程的可行性。所選用的基材為 Al-12.6wt% Si及Al-4wt%Mg 兩種
鋁合金。前者用來研究強化粒子在固化時扮演的角色: 藉由不同的粒子大小及冷卻條
件, 探討Si共晶晶體成長情形。Al-Mg 合金則用來研究界面反應生成物MgAl O 的生
成機構: 藉由不同粒子含量、不同強化粒子大小的複合材料, 探討此生成物的反應動
力學, 並輔以金相觀察, 辨明其生成機構。
主要結果綜合如下:
1 、低真空中, 1000rpm 以下攪拌熔煉粒子散佈複合材料, 其氣孔量比空氣中熔煉明
顯降低, 但粒子聚集現象仍然存在。
2 、急冷可以使 Al-Si合金產生蝌蚪狀或球狀Si共晶晶體的結構改良現象; 180# Al
O 及180#、400#SiC 粒子散佈對 Al-Si基材微結構不產生影響; 而400#、1200#Al O
及1200#SiC粒子周圍, 則有細長的板片狀Si共晶晶體形成, 且Al O 有較明顯的作用
。
3 、慢速凝固微結構中, 添加Al O 或 SiC粒子時, 在粒子周圍的Si共晶晶體, 會有
蝌蚪狀或球狀的結構改良現象。此結構改良現象, 隨粒子變小及冷卻速率變慢而逐漸
減少, 且Al O 亦較 SiC粒子有明顯的結構改良效應。
4 、MgAl O 除了可在Al O 粒子表面生成, 成為界面相之外, 亦在高溫靜置處理的
材料表面形成。
5 、MgAl O 的生成機構有兩種, 一為直接生成的反應式:
Mg +2Al +20 =MgAl O ; 另一為Al O 參與 (O 不直接參與) 的反應式:
3Mg +4Al O =3MgAl O +2Al , 兩者為同等重要的反應機構。