本研究主要探討四種不同表面Ni-Al改質對商用鈦合金Ti-6Al- 4V(Ti-64)在700-900℃空氣條件下高溫氧化行為的影響。四種表面改質的方式包括，單純表面電鍍Ni改質(Ti-64(Ni))、表面電鍍Ni後進行900℃持溫4小時滲Al改質(Ti-64 (NA))、於Ti-64(NA)試片上再行電鍍Ni改質(Ti-64 (NAN))，以及Ti-64(NAN)合金試片上再進行900℃持溫2.5小時滲Al改質(Ti-64(NANA))。研究結果顯示，Ti-64(Ni)在700℃的氧化動力學遵守拋物線律，而800-900℃則轉變為直線律。而Ti-64(NA)在700-800℃下的氧化動力學遵守拋物線律，但在900℃時則有加速氧化的現象。另一方面，Ti-64(NAN)及Ti-64(NANA)在700-900℃下的氧化動力學皆遵守拋物線律，並具有良好的抗高溫氧化特性。
氧化後的氧化生成物因不同表面改質而異，其中，Ti-64(Ni)在 700℃時只生成NiO，在800-900℃時則生成TiO2。而Ti-64(NA)在700-800℃下生成保護性良好之α-Al2O3，但在900℃時卻生成Al2O3及TiO2。在Ti-64(NAN)方面，由於改質層能充分阻擋鈦原子的外擴散，故其氧化相在各溫度時皆生成NiO，而Ti-64(NANA)則皆生成保護性良好之α-Al2O3。
關鍵詞：表面改質；氧化動力學；直線律；拋物線律；加速氧化； TiO2；α-Al2O3；NiO。

目 錄
中文摘要……………………………………………………………….....I
英文摘要………………………………………………………………..III
目錄……………………………………………………………………...V
表目錄………………………………………………………………...VIII
圖目錄………………………………………………………………. …IX
一、 前言……………………………………………………………01
二、 文獻回顧………………………………………………………04
2.1 氧化反應的理論…………………………………………….04
2.2 介金屬的抗氧化基礎……………………………………….05
2.2.1 良好的熱力學安定性…………………………………..05
2.2.2 緩慢的成長速率………………………………………..05
2.2.3 與基材有良好的附著性………………………………..06
2.2.4 具備易形成及再形成的能力…………………………..06
2.3 金屬的高溫氧化機制……………………………………...06
2.3.1 純Ti的高溫氧化…………………………………….....06
2.3.2 商用鈦合金的高溫氧化………………………………..06
2.3.3 Ni-Al合金的高溫氧化…………………………………07
2.3.4 Ni-Al鍍膜的高溫氧化…………………………………08
三、 實驗方法………………………………………………………14
3.1 合金取得…………………………………………………...14
3.2 改質方法…………………………………………………...14
3.2.1 電鍍Ni試片備製………………………………………14
3.2.2 滲Al試片備製………………………………………….14
3.3 氧化實驗及顯微結構分析………………………………...15
四、 實驗結果………………………………………………………22
4.1 鈦合金試片顯微組織及成分分析………………………….22
4.2 不同改質後試片微結構分析與觀察……………………….22
4.2.1 Ti-64(Ni)改質分析……………………………………...22
4.2.2 Ti-64(NA)改質分析…………………………………….22
4.2.3 Ti-64(NAN)改質分析…………………………………..22
4.2.4 Ti-64(NANA)改質分析………………………………...23
4.3 真空退火處理對Ti-64(Ni)之分析………………………….23
4.4 氧化動力學………………………………………………….23
4.5 氧化物相組成及結構……………………………………….24
4.5.1 Ti-64(Ni)氧化物及擴散反應分析……………………...24
4.5.2 Ti-64(NA)氧化物及擴散反應分析………………….....25
4.5.3 Ti-64(NAN)氧化物及擴散反應分析………………......25
4.5.4 Ti-64(NANA)氧化物及擴散反應分析…………….......25
4.6 短時間實驗………………………………………………...26
五、 討論………………………………………………………...….72
5.1 Ti-64(Ni)的高溫氧化機構探討…….……………….…...….72
5.2 Ti-64(NA)的高溫氧化機構探討………………….…...…....73
5.3 Ti-64(NAN)的高溫氧化層與改質層之裂縫機制探討…….74
5.4 Ti-64(NANA)的高溫氧化機構探討……………….…....….74
六、 結論……………………………………………………………78
七、 參考文獻………………………………………………………79

[1] 蘇明德，科學發展期刊，2008年6月，426期。
[2] http://dupont.t2h.yet2.com/t2h/page/homepage.
[3] ASM international, Metals Handbook 2nd Edition.(Materials Park, Oh., 1998).
[4] Dodald Peckner and I.M. Bernstein, : Handbook of Stainless Steels (Central book Co., 1977).
[5] G. C. Wood and F. H. Stoot, Materials Science and Technology, 3 (1987) 519.
[6] 王薇雅，國立台灣海洋大學材料工程研究所，碩士論文，2006年7月。
[7] Y. Shen, X. F. Ding, F. Wang, Y. Tan, and J. M. Yang, Journal of Materials science, JIM, 39 (2004) 65383.
[8] M. S. Niederau and M. Science, Oxidation of Metals, 52 (1999) 225.
[9] Y. Shida and H. Anada, Materials Transactions, JIM, 35 (1994) 623.
[10] 李志偉、王朝正、王政一、楊鵬宇，中華民國防蝕工程學會，17 (2003) 323.
[11] N. Birk and G. H. Meier, : Introduction to High Temperature Oxidation of Metals (Edward Arnold, London, 1983).
[12] P. Kofstad, : High Temperature Corrosion (Elsevier Applied Science, London and New York, 1988).
[13] K. Hauffe, : Oxidation of Metals(Plenum Press, New York, 1965).
[14] J. H. Westbrook and R. L. Fleischer, : Intermetallic Compounds Principles and Practice Volume I-Principle, (John Wiley & Sons,1995) 977-994.
[15] R. D. Noebe, R. R. Bowman, and M. V. Nathal, In Physical Metal-lurgy and Processing of Intermetallic Compoinds(eds N. S. Stoloff and V. K. Sikka, Van Nostrand Reinhold, New York, 1994).
[16] D. Bertziss, R. R. Cerchiara, E. A. Gulbransen, F. S. Pettit, and G. H. Meier, Mater. Sci. Eng., A155 (1992) 165-181.
[17] T. A. Kircher, Mater. Sci. Eng., A155 (1992) 67-74.
[18] B. Thaddeus Massalski, Binary Alloy Phase Diagrams 2nd Edition (Materials Park, OH. USA, 1990).
[19] I. A. Menzies and K.N. Strafford, Journal of the Less Common Metals, 37 (1974) 299.
[20] I. A. Menzies and Strafford, K.N., Corrosion Science, 15 (1975) 69.
[21] I. A. Menzies and Strafford, K.N., Corrosion Science., 15 (1975) 91.
[22] M. Pons, Marcel Caillet, and A. Galerie, Journal of the Less Common Metals, 109 (1985) 45.
[23] H. L. Du , P. K Datta, D. B. Lewis, and J. S. Burnell-Gray, and D. Jenkinson, Key Engineering Material, 99-100 (1995) 151.
[24] H. L. Du , P. K Datta, D. B. Lewis, and J. S. Burnell-Gray, Corrosion Science, 36 (1994) 631.
[25] S. Antov and S. A. Gorbunov, J. Appl. Chem. USSR 34 (1961) 703.
[26] B. Champin, L.Graff, M. Armand, G. Beranger, and C. Coddet, Journal of the Less Common Metals, 69 (1980) 163.
[27] A. Grossley, Trans. Metals Soc. AIME, 245 (1969) 1963.
[28] A. M. Chaze and C. Coddet, Journal of the Less Common Metals, 157 (1990) 55.
[29] 邱宗聖，國立台灣海洋大學材料工程研究所，碩士論文，2007年6月。
[30] F. S. Pettit, Transactions of the Metallurgical Society of AMIE, 239 (1967) 1296.
[31] H. J. Grabke, Intermetallics, 7 (1999) 1153.
[32] M. W. Brumm, H. J. Grabke, and B. Wagemann, Corrosion Science, 36 (1994) 37.
[33] T. Kacsich, K. P. Lieb, A. Schapr, and O. Schulte, Journal of Physics Condensed Matter, 8 (1996) 10703.
[34] H. P. Rooksby and C. J. Rooymans, M. Clay. Min. Bull., 4 (1961) 234.
[35] S. Wilson, Journal of American Ceramic Society, 28 (1979) 281.
[36] M. W. Brumm and H. J. Grabke, Corrosion Science, 34 (1993) 547.
[37] J. C. Yang, Scripta Metallurgica et Materialia, 33 (1995) 1043.
[38] J. Jedlinski and G. Borchardt, Oxidation of Metals, 36 (1991) 317.
[39] F. H. Stott and G. C. Wood, Corrosion Science, 17 (1977) 647.
[40] T. Izumi, T. Nishimoto, and T. Narita, Intermetaallics, 13 (2005) 615-619.
[41] T. F. An, H. R. Guan, X. F. Sun, and Z. Q. Hu, Oxidation of Metals, 54 (2000) 301-316.
[42] M. Behar, M. R. F. Soares, and F. Dyment, Philosophical Magazine A, 80 (2000) 1319-1334.
[43] S. Mrowec, Corrosion Science, 7 (1967) 463-578
[44] B. Ihsan, Thermochemical data of pure substances(Weinheim, New York ,1995).
[45] G. Welsch and A. I. Kahveci, Oxidation of High-Temperature Intermetallics(New York ,1989) 207-218.
[46] W. Deqing, S. Ziyuan, and T. Yingli, Applied Surface Science, 250 (2005) 238-246.
[47] S. Mrowec and Z. Grzesik, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 65 (2004) 1651-1657.
[48] W. D. Kingery, H. K. Bowen, and D. R. Uhlmann, Introduction to Ceramics 2nd Edition (John Wiley & Sons, New York, 1976)
[49] L. H. V. Vlack, Physical Ceramics for Engineers (Addsion Wesley, London, 1964).
[50] S. Hoffmann, S. T. Norberg, and M. Yoshimura, Journal of Solid State Chemistry, 178 (2005) 2897-2906.
[51] H. A. J. Thomas and R. Stevens, British Ceramic Transactions and Journal, 88 (1989) 144-151.
[52] S. Divinski, Y. S. Kang, W. Loser, and C. Herzig, Intermetallics, 12 (2004) 511-518.