臺灣博碩士論文加值系統

摘要
本研究係藉由微式硬度試驗機、金相顯微鏡、掃描式電子顯微鏡（SEM）、電子式穿透顯微鏡（TEM）等儀器，分析near β型鈦合金Ti-5Al-4Cr-4Mo-2Zr-2Sn（業者簡稱Ti735），於熱處理後顯微結構之相變化過程。研究結果發現，當固溶溫度於800℃~875℃之間，材料內部顯微結構為α＋β相。此外，此合金之相變態轉換溫度介於850℃~890℃之間，在固溶溫度900℃時，其顯微結構為β相單相結構。且材料內部結構有針狀麻田散體形成，故強度有上升的趨勢。取高溫做時效450℃~650℃處理，分析觀察其顯微結構發現，合金在經過適當的時效處理後，可得到β＋α´＋ω相組織，此一析出物對材料之結構有改善其強度等結構特性。
此合金應用於高爾夫球頭打擊面，其反彈係數(COR)介於0.847~0.872，優於一般高爾夫球頭之反彈係數。比強度（抗拉強度/密度）範圍約在34.48~45.07kgf/mm2。抗拉強度、降服強度和延伸率，其範圍約在1412~1080MPa、1207~1632MPa、3~8% 之間。故本研究將針對Ti-735鈦合金分析其顯微結構與相變化，及進ㄧ步深入分析ω相析出物對於Ti-735鈦合金之比強度、反彈係數（COR）等結構影響，以提昇未來在高爾夫球頭之打擊面上設計之應用。
關鍵字：鈦合金、熱處理、顯微結構相變化

Abstract
The purposes of the studies are to investigate the phase transformation of the β type Titanium alloy Ti-5Al-4Cr-4Mo-2Zr-2Sn（Abbreviate as Ti735） after been Solution Heat Treatment（SHT）and Aging Heat Treatment（AHT） by Optical Microscope(OM), Scanning Electron Microscope（SEM）, Transmission Electron Microscope (TEM) and hardness to observe and analysis. The microstructure of the Ti-735 alloys been SHT temperature in the range of 800℃~875℃, are essentially a mixture of α＋β twin phases. And α phase degrease with SHT increase temperature. In addition, the phase transition temperature is between the 875℃~890℃. Based on the TEM examination, when SHT temperature above 900℃ the microstructure is the single β phase. The grain size grow up with increase with the SHT time when the present alloy been solution temperature and the microstructure are β＋β´ phases, additionally have the consist of needle Ms´, therefore the hardness increase with the SHT temperature. Based on the TEM, when being AHT in the range of 450~650℃ for various time, the microstructure of the Ti-735 alloy have also some ω phase, it can improve the hardness. The coefficient of response (COR) in the range of 0.847~0.872 , transcend another alloy using in the golf club’s head. Respectively the tensile strength, yield strength, hardness elongation damping ratio, Young modulus of the alloy are in the range of 1412~1080 MPa,1207~1632 MPa, 16~5%, 355~393Hv, 142.6GPa and 0.241.
Keywords: Titanium alloy, Solution heat treatment, Phase transformation

目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第1章 前言 1
第2章 文獻回顧 4
2.1 鈦合金高爾夫球頭市場 4
2.2 純鈦 4
2.3 商業用純鈦與鈦合金特性及合金元素對鈦合金的影響 4
2.3.1 插入式α鈦合金 5
2.3.2 置換式α鈦合金 5
2.3.3 α＋β鈦合金 5
2.3.4 β鈦合金 5
2.4 鈦合金顯微結構組織分類 6
2.4.1 初析α相（Primary α） 6
2.4.2 次晶α相（Secondary α Phase） 6
2.4.3 α2（Ti3Al） 6
2.4.4 麻田散體結構（α´） 6
2.4.5 麻田散體結構（α´´） 7
2.4.6 β相 7
2.4.7 ω相 8
2.5 其他文獻 8
第3章 研究方法與步驟 13
3.1 材料來源 13
3.2 鍛造加工 13
3.3 材料切割 13
3.4 材料真空固熔熱處理 13
3.5 材料真空時效熱處理 13
3.6 金相顯微結構的觀察 14
3.6.1 光學顯微鏡 (OM) 14
3.6.2 掃瞄式電子顯微鏡 (SEM) 14
3.6.3 穿透式電子顯微鏡 (TEM) 15
3.7 硬度檢測 15
3.8 COR檢測 15
3.9 研究方法與步驟流程圖 16
第4章 結果與討論 18
4.1 素材熱處理後之顯微結構 18
4.1.1 固溶熱處理之顯微組織 18
4.1.2 固熔＋時效熱處理之顯微組織 19
第5章 結論 48
參考文獻 49
作者簡介 52

參考文獻
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