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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:童重縉
論文名稱:Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe高熵合金變形結構與高溫特性之研究
論文名稱(外文):Study on the Deformation Microstructure and High Temperature Properties of Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe
指導教授:葉均蔚孫道中陳瑞凱
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:112
中文關鍵詞:高熵合金節點分解spinodal decompositionWidmanstätten
相關次數:
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為了對單一高熵合金系統作更深入的研究,並了解各種組成元素對合金微結構、變形行為及性質的影響性,本研究選定Cu、Co、Ni、Cr、Al和Fe六種元素作為實驗的合金系統,除配製等莫耳(其中每一個元素的原子濃度相等,各稱為1份)合金與單一元素分別減半(稱為0.5份,以下依次類推)的非等莫耳合金外,並配製不同Al含量的非等莫耳合金做實驗。結果顯示Cu的添加對合金中FCC相的形成有幫助,Al則促進BCC相的形成。
Al含量0.5份以下時,合金為單純的FCC相,顯示多元合金仍可固溶成單一晶體。Al含量在1到1.3份間,樹枝晶為BCC相,樹枝間相為BCC及FCC相共存,其中樹枝晶更進一步節點分解(spinodal decomposition)為有序及無序BCC相,呈板牆狀結構,兩者內部更有緻密的奈米析出。Al含量1.5到2.5份之間,樹枝晶仍是節點分解的有序及無序BCC相,無序相是析出於有序相的基地,呈Widmanstätten結構,FCC相含量極少。Al含量在接近3份時,FCC相幾乎不存在,只有網狀之節點分解結構,網中黑點為無序相,基地為更有序的有序相。
高溫Gleeble壓縮試驗結果顯示Al含量0.5份的合金延性好且強度可維持至800 ℃,具有優異的加工硬化的效果,其變形機制為雙晶變形,變形中更產生奈米結構。此外,在800 ℃下壓縮,壓縮量可達54 %以上才破裂。其破裂成核機制主要是沿樹枝晶間之偏析發生,因此預期其鍛造結構將有更好的機械性質表現。Al含量1份與2份的合金在低溫下具有更高強度,但隨溫度上升強度逐漸下降,延性提高。
摘要.......................................................
目錄.......................................................
圖目錄.....................................................
表目錄.....................................................
壹、前言..................................................1
貳、文獻回顧..............................................3
2.1鎳基超合金.........................................3
2.1.1鎳基超合金發展與應用...........................3
2.1.2鎳基超合金的強化機制...........................5
2.2 非晶質合金.........................................9
2.2.1 非晶質合金合金發展與應用.......................9
2.2.2 非晶質合金製程................................10
2.2.3 非晶質合金的優越特性.........................11
2.3 高熵合金..........................................12
2.3.1 開發背景.....................................12
2.3.2 高熵合金的特點 ..............................13
2.3.3 高熵合金之研究...............................15
2.3.4 本研究之目的..................................17
參、實驗步驟.............................................18
3.1 合金組成..........................................18
3.2 合金製備..........................................18
3.2.1 電弧熔煉.....................................18
3.2.2 高週波真空熔煉................................18
3.3 微結構觀察........................................21
3.3.1 掃描式電子顯微鏡.............................21
3.3.2 穿透式電子顯微鏡.............................21
3.4 X-ray繞射分析.....................................21
3.5 硬度量測..........................................21
3.6 壓縮試驗..........................................21
肆、結果與討論...........................................26
4.1 微結構分析........................................26
4.1.1 等莫耳與非等莫耳之CuCoNiCrAlFe六元高熵合金..26
4.1.2 不同Al含量之六元CuCoNiCrAlxFe高熵合金......42
4.1.3 Cu-Co-Ni-Cr-Alx-Fe相圖.........................49
4.2 TEM微結構觀察....................................56
4.2.1 CuCoNiCrAl0.5Fe合金鑄造狀態微結構.............56
4.2.2 CuCoNiCrAl0.5Fe合金室溫加工變形後微結構.......57
4.2.3 CuCoNiCrAlFe合金鑄造狀態微結構...............65
4.2.4 CuCoNiCrAl1.5Fe合金鑄造狀態微結構.............68
4.2.5 CuCoNiCrAl2Fe合金鑄造狀態微結構..............74
4.2.6 CuCoNiCrAl3Fe合金鑄造狀態微結構..............74
4.3 高熵合金之機械性質分析............................82
4.3.1 硬度..........................................82
4.3.2 Al 含量0.5份、1份、2份合金之壓縮試驗...........82
4.3.3 壓縮試片之縱剖面SEM微結構觀察...............93
伍、結論.................................................104
陸、參考文獻.............................................106
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