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研究生:陳嘉彬
研究生(外文):Chia-Pin Chen
論文名稱:紅外線硬銲接合Ti50Ni50形狀記憶合金與316L不鏽鋼/Incoloy800合金之研究
論文名稱(外文):The Study of Infrared brazing Ti50Ni50 SMA and 316L Stainless Steel/Incoloy800
指導教授:吳錫侃
口試委員:林新智胡塵滌周棟勝
口試日期:2014-06-23
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:機械工程學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:168
中文關鍵詞:紅外線硬銲接合Ti50Ni50316LIncoloy800銀基填料金基填料
外文關鍵詞:Infrared brazingTi50Ni50316LIncoloy800Ag-based fillerAu-based filler
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本研究分別使用BAg-8、Cusil-ABA及Ticusil三種銀基填料與Au-20Cu及Au-22Ni-8Pd兩種金基填料,紅外線硬銲異質接合Ti50Ni50與兩種不同基材,分別是316L不鏽鋼與Incoloy 800超合金。探討在不同的參數下填料對基材之潤濕行為、顯微組織演化、銲點剪應力強度及破壞模式等。BAg-8與Cusil-ABA填料與此兩種基材的潤濕性不佳,此因基材表面的氧化鉻,而Ticusil與AuPdNi兩填料因其中分別添加Ti及Au元素,有活性硬銲的效果,對基材的潤濕性良好。Cusil-ABA與Ticusil分別在316L側產生TiCu、Fe2Ti與Cu3Ti2、Cu2Ti及TiFe介金屬層。以BAg-8填料硬銲接合316L時,在Ti50Ni50側為Ni3Ti與Fe2Ti介金屬層組成,在316L側為Cr-Fe-Ti三元介金屬,在850 oC、5分鐘時平均剪應力值為55MPa。以Cusil-ABA及Ticusil填料硬銲接合時,銲道分別由CuNiTi、Ti2Cu、(Fe,Ni)Ti及Fe2Ti相與Cu2Ti 、Cu3Ti2、Cu4Ti3、Ti-Fe-Cu、FeTi所組成。使用Cusil-ABA填料接合316L時,剪力強度約為60MPa,而Ticusil填料在950 oC、1分鐘時平均剪力值可達237MPa,當硬銲時間提高時Fe-Ti介金屬層成長,強度也會迅速下降。Cusil-ABA及Ticusil填料兩者破壞皆從Fe-Ti介金屬層開始,以脆性破壞為主。使用金基填料接合時在316L側皆產生(Ti,Ni)-rich與Au-rich相的共晶組織。在Ti50Ni50側,Au-20Cu與AuPdNi填料分別產生TiNi3、Ti-Ni-Au-Cu與TiNi3、TiAu(Ni)的層狀組織,且在其外側皆生成Ti-Ni-Au三元化合物。使用Au-20Cu填料時剪力強度約為60MPa,而AuPdNi填料在1050 oC、5分鐘時強度可達209MPa。以Cusil-ABA及Ticusil填料硬銲接合Incoloy 800的反應層與接合316L時類似,主要為CuNiTi、一系列Ti-Cu相及Ti-Ni-Cu-Fe四元化合物所組成。以AuPdNi填料接合時主要生成相與接合316L時相同,其中Ti-Ni-Au三元化合物的Ni含量較高。Cusil-ABA、Ticusil與AuPdNi接合Incoloy 800的最大剪力強度分別為120MPa、222MPa及236MPa。

口委審定書 i
致謝 iii
摘要 v
Abstract vii
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 3
2-1 母材合金性質簡介 3
2-1-1 316L不鏽鋼 3
2-1-2 Incoloy 800超合金 3
2-1-3 Ti50Ni50形狀記憶合金 4
2-2 異質合金接合製程研究 5
2-2-1 硬銲接合 (Brazing) 5
2-2-2 316L不鏽鋼之接合 7
2-2-3 Incoloy 800 超合金之接合 7
2-2-4 Ti50Ni50合金之接合 8
2-3 硬銲填料 8
2-3-1 硬銲填料的選用 8
2-3-2 Ag-Cu共晶填料 9
2-3-3 Ag-Cu-Ti活性硬銲填料 9
2-3-4 Au基填料 10
2-4 紅外線硬銲接合 11
第三章 實驗方法 25
3-1 基材之試片準備 25
3-1-1 316L基材 25
3-1-2 Incoloy 800基材 25
3-1-3 Ti50Ni50基材 25
3-2 硬銲填料之準備 26
3-2-1 硬銲填料 27
3-2-2 潤濕小球準備 27
3-3 紅外線硬銲接合製程 27
3-3-1 實驗設備 27
3-3-2 金相與剪力試片之硬銲接合實驗 28
3-3-3 動態潤濕角量測實驗 28
3-3-4 持溫時間與溫度之控制 29
3-4 硬銲試片之分析 29
3-4-1 分析前處理 29
3-4-2 剪力試片 30
3-4-3 掃描式電子顯微鏡 (SEM) 30
3-4-4 電子探束微分析儀(EPMA)成份分析 30
3-4-5 XRD分析 31
3-6 實驗流程 31
第四章 銀基填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50與316L不鏽鋼 41
4-1 前言 41
4-2 銀基填料對316L不鏽鋼的潤濕性與顯微組織的分析 41
4-3 銀基填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50與316L不鏽鋼之顯微組織分析 46
4-4 銀基填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50合金與316L不鏽鋼之剪應力強度 50
4-5 本章結論 51
第五章 使用金基填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50與316L不鏽鋼 87
5-1 前言 87
5-2 金基填料對316L不鏽鋼的潤濕性與顯微組織分析 87
5-3 金基填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50與316L不鏽鋼之顯微組織分析 90
5-4 金基填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50合金與316L不鏽鋼之剪應力強度 93
5-5 本章結論 94
第六章 使用銀基與金基填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50與Incoloy 800 117
6-1 前言 117
6-2 銀基與金基填料對Incoloy 800超合金的潤濕性及顯微組織分析 117
6-3 三種填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50與Incoloy 800超合金之顯微組織分析 121
6-4 三種填料紅外線硬銲接合Ti50Ni50合金與Incoloy 800合金之剪應力強度 125
6-5 本章結論 126
第七章 結論 163
參考文獻 166


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