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研究生:黃銘鶴
研究生(外文):Huang, Ming-He
論文名稱:Al0.2Co1.5CrFeNb0.1Ni1.5TiV0.1高熵合金磨耗性質之研究
論文名稱(外文):Wear Properties of Al0.2Co1.5CrFeNb0.1Ni1.5TiV0.1 High-Entropy Alloys
指導教授:林樹均
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:124
中文關鍵詞:磨耗高熵合金微結構
相關次數:
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Al0.2Co1.5CrFeNbxNi1.5TiVy(x, y = 0, 0.1, 0.2)高熵合金系統在不同之熱處理條件下,具有高硬度(HV400∼850)之卓越性質。其中Nb、V添加量各0.1份為此合金硬度與韌性最佳化之配比。而高硬度及高韌性通常為抗磨材之必要條件,因此本實驗選取Al0.2Co1.5CrFeNb0.1Ni1.5TiV0.1合金,透過不同之熱處理條件,使其硬度提高到HV680~800,且保有優良之韌性。本研究目的為探討此合金之常溫Pin-on-Belt及Pin-on-Disk磨耗性質,以及高溫之Pin-on-Disk磨耗性質。實驗結果顯示,此合金在常溫之Pin-on-Belt及Pin-on-Disk抗磨性為目前本實驗室最佳之高熵合金;與常用鋼材之比較上,超越軸承鋼SUJ-2、高速鋼SKH-51及工具鋼SKD-61。而高溫之Pin-on-Disk抗磨性在600 °C及900 °C環境超越鎳基超合金Inconel-718。此合金在常溫及高溫環境皆有卓越之抗磨性質,可以解決超合金硬度偏低(約HV500),而傳統鋼材不利高溫環境使用之缺點,在航太等環境溫度劇烈改變之嚴苛環境具有極高之發展性。
摘要 I
目錄 II
圖目錄 VI
表目錄 XIII
一、前言 1
二、文獻回顧 2
2.1 磨耗概論 2
2.1.1 氧化層性質之影響 5
2.1.1.1 常溫環境之探討 5
2.1.1.2 高溫環境之探討 6
2.1.2 材料機械性質之影響 8
2.2高熵合金之發展 17
2.2.1 緣起 17
2.2.2 高熵合金之定義 17
2.2.3 高熵合金的特點 18
2.2.4 高熵合金的之研究 21
2.3 本實驗室抗磨材料研究之回顧 27
2.4 研究動機 32
三、實驗方法 35
3.1 實驗流程 35
3.2 合金組成 36
3.3 合金製備 36
3.3.1 真空電弧熔煉 36
3.3.2 均質化空冷 37
3.3.3 時效處理 37
3.4 維氏硬度量測 38
3.5 韌性量測 38
3.6 X-RAY 繞射分析 38
3.7 磨耗試驗 39
3.7.1 常溫Pin-on-Belt磨耗測試 39
3.7.2 常溫Pin-on-Disk磨耗測試 41
3.7.3 高溫Pin-on-Disk磨耗測試 42
3.8 磨耗面及磨屑之觀察 43
四、結果與討論 47
4.1 微結構分析 47
4.1.1 X光繞射圖形分析 47
4.1.2 SEM金相觀察與EDS成份分析 49
4.1.2.1 鑄造態 49
4.1.2.2 鑄造後均質化空冷 49
4.1.2.3 均質化後800 °C,5 小時時效處理 49
4.1.2.4 均質化後900 °C,5 小時時效處理 49
4.1.2.5 均質化後800 °C,20 小時時效處理 50
4.1.3 硬度及韌性測量 56
4.2 常溫PIN-ON-BELT磨耗測試 58
4.2.1 Pin-on-Belt磨耗面微結構 58
4.2.2 Pin-on-Belt磨耗阻抗(Wear Resistance) 64
4.3 常溫PIN-ON-DISK磨耗測試 66
4.3.1 常溫Pin-on-Disk磨耗面微結構及成份分析 66
4.3.2 常溫Pin-on-Disk磨屑微結構及成份分析 75
4.3.3 常溫Pin-on-Disk磨擦係數曲線 81
4.3.4 常溫Pin-on-Disk磨耗係數(Wear Coefficient) 85
4.4 高溫PIN-ON-DISK磨耗測試 87
4.4.1 600 °C高溫Pin-on-Disk磨耗面微結構及成份分析 87
4.4.2 800 °C高溫Pin-on-Disk磨耗面微結構及成份分析 92
4.4.3 900 °C高溫Pin-on-Disk磨耗面微結構及成份分析 100
4.4.4 高溫Pin-on-Disk磨耗係數(Wear Coefficient) 108
4.5 合金抗磨性質比較 112
4.5.1 常溫Pin-on-Belt磨耗阻抗比較 112
4.5.2 常溫Pin-on-Disk磨耗係數比較 112
4.5.3 高溫Pin-on-Disk磨耗係數比較 113
五、結論與未來研究方向 116
六、參考文獻 118
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