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本論文的目的為利用兩階段粉浴法(pack cementation) 製備 Rene
80,MAR-M247 兩種鎳基超合金的矽鋁保護層,進而研究其形成機構,元素分
佈及高溫氧化後的結構變化。矽鋁保護層的製作分為兩個階段:第一階段
處理溫度為850℃ ,加熱時間 6 小時,利用粉浴法進行矽化處理;第二段階
段處理溫度為1050℃,加熱時間 12 小時,同樣利用粉浴法進行鋁化處理。
經此兩階段熱處理,在超合金表面形成矽鋁保護層。實驗結果顯示Rene
80 矽鋁保護層的厚度約 140 μｍ,MAR- M247 矽鋁保護層的厚度約170
μｍ。其中矽在保護層中的分佈均勻 ,並沒有特別集中在某一區域的現象
。Rene 80 因鉻含量較高,形成較脆的富鉻矽層,此層容易形成裂縫,因此
鉻含量較高的超合金不利於矽鋁保護層的製作。矽化層則不論是Rene 80
或 MAR-M247,皆在表層形成富鎳矽的共晶(eutectic)化物。MAR-M247 矽
化層的基底富含Ni, Si,Cr,Co, 其結晶結構與 FeSi 結構相似,屬空間群
P213 的立方結構。經高溫氧化後的試片在矽鋁保護層外側形成富鋁及矽
的氧化物 ,有效抑制保護層內部的氧化。在基材與保護層的界面處則有取
向析出的 σ 相,這些析出物伸入界面附近的基材及晶界中,並與基材具晶
向關係(crystallographic orientation relationship)。
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