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碳化矽、氮化鋁具有共同的結構(2H,wurtzite structure)及晶格常
數相近等因素，可於高溫形成固溶體，以提昇氮化鋁的機械性質。 而界
面狀況常是決定強化物能否發揮功用的關鍵， 因此本研究嚐試以碳化矽
／氮化鋁複合材料作模式，製作固溶程度不同的界面， 以探討界面和微
結構的變化對機械性質和疲勞行為的影響。 實驗以氮化鋁添加20
Vol.％ 碳化矽顆粒為複合材料， 且不添加任何助燒結劑，以避免影響界
面行為的探討。 實驗以熱壓燒結的方式促進材料的緻密和固溶，熱壓溫
度為2050C 到2250C ， 時間為 1 到 3 小時，機械壓為24.5MPa，並以一
大氣壓氮氣作為保護氣氛。 實驗結果發現，添加小顆粒碳化矽（平
均6μm）， 熱壓2100C 、1h的界面尚無明顯的固溶體產生，至2250C 、
1h和3h則發現矽離子明顯擴散進入氮化鋁基材，固溶體已在界面附近生成
， 且使熱壓2250C 、3h的碳化矽顆粒明顯減小，為類似Kirkendall的效
應。 此外，添加大顆粒碳化矽（平均26μm），熱壓至2250C 、3h 仍無
明顯的固溶體生成， 顯示動力學的因素（粒徑大小）影響較大。 因此選
擇小顆粒添加組以探討界面鍵結對機械性質的影響。 熱壓2250C 、1
h 複合材料因界面固溶體的生成，良好的界面鍵結使其強度不因晶粒成長
而下降,維持與熱壓2100C 、1h（界面鍵結較差）相同的強度（470MPa)。
裂縫遇到鍵結較差的界面（熱壓2100C 、1h ） 主要進行轉折，遇到鍵結
較強的界面（熱壓2250C 、1h）， 則因Ki下降和裂縫抑止(crack
arrest)的作用，韌性均較單相(monolithic) 氮化鋁提高25% 左右。而熱
壓2250C 、3h 因固溶體生成量增多，已趨向完全固溶體對韌性無助益的
結果。至於硬度則隨固溶體生成量的增加而增加。 熱壓2100 C 、1h
和2250C 、1h複合材料均無明顯的靜態疲勞現象，材料為非氧化物及碳
化矽的影響是可能的原因由動態疲勞的結果發現，在低於某臨界應力速
率(0.01MPa/sec)以下，強度不降低反而上昇，即隨應力速率下降,強度反
而上昇，裂縫被碳化矽抑止是可能的原因，且界面鍵結較差的2100C 、1
h 的試片，強度上昇較不明顯 在大於0.01MPa/sec以上，熱壓2250C 、1
h 的疲勞指數 ｎ＝56大於2100C 、1h 的ｎ＝34，顯示良好的界面鍵結具
有較佳的疲勞抵抗能力。
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