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研究生:李健群
研究生(外文):Chieh-Chun Li
論文名稱:以火花放電法製作奈米合金之研究
論文名稱(外文):The research on the Fabrication of nano-alloy by Spark Discharge System
指導教授:王昌仁
指導教授(外文):Chang-Ren Wang
口試委員:林志明張晃暐
口試委員(外文):Chih-Ming LinHuang-Wei Chang
口試日期:2014-07-18
學位類別:碩士
校院名稱:東海大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
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:83
中文關鍵詞:火花放電
外文關鍵詞:Spark Discharge System
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在本研究中,放電加工(EDM)系統被證明是一種快速,有效的製備合金奈米微粒的方法。本研究中製備三類金屬微粒樣品,結果如下:
(1)用放電加工法在純水中,以不同參數製備出Au、Pd和W奈米微粒。在本實驗中,所有樣品的平均晶粒尺寸均在10 nm以下。我們可以看到隨著放電加工機,制作參數的低電壓電流(LV-current)增加時,奈米微粒會有相互黏著的趨勢。
(2)在純水中製備出FCC-FePt奈米微粒。從XRD繞射圖形可觀察到無氧化且無相分離的FCC-Fe-Pt相。此結果顯示放電加工法是個良好的技術用於制作合金奈米微粒。放電加工方法的特點為有利於在微粒製造的過程中,避免合金奈米微粒產生相分離現象。
(3)在丙酮中製備出La微粒。La微粒在氮氣環境下,經適當包覆過程可避免La微粒氧化。其平均尺寸在10 nm以下。在XRD繞射圖形沒有明顯繞射峰,可能是放電加工快速凝固的過程形成無序相。但藉由TEM圖像拍到清楚的晶格線的計算與分析結果,可證明其為無明顯氧化的La微粒。

In this researcher, the electrical discharge machining (EDM) system has been proven feasible as a rapid and efficient method for the fabrication of alloy-nanoparticles. Three kind samples were fabricated by EDM method. The results as below:
(1) The nanoparticle of element metal (Au, Pd and W) were fabricated by EDM method in pure water with different process parameters. In this experiment, the average grain size is less than 10 nm for all samples with uniform size distribution. We can see the nanoparticles is trend to stick each other when LV-Current is increased.
(2)The FCC-FePt nanoparticles were fabricated in pure water. No oxidation phase and impurity were observed from XRD pattern. This result show EDM method is good process for the synthesized of alloy-nanoparticle. The characters of EDM method seems favorable for avoiding the phase separation of alloy-nanopartices during fabricated process.
(3)The nanoparticle of La were fabricated in pure acetone. These particles were coated with collodion to avoid oxidization under N2 atmosphere. The average size were smaller than 10 nm. No peak of La phase can be observed on X-ray diffraction pattern, indicate that disorder phase maybe is formed due to the rapid solidified-process of EDM method. The clear lattice image were obtain on HR-TEM image for these nanoparticles. The La nanoparticles was identified by the measurement of lattice constant on HR-TEM images.

誌謝 i
中文摘要 iii
Abstract iv
目錄 vii
表目錄 xi
圖目錄 xiii
第一章 導論 1
1-1 奈米材料相較於塊材的奇異特性 1
1-2 常見製作奈米微粒之製程 4
1-3 研究動機與目的 10
第二章 文獻回顧與實驗原理 13
2-1 放電加工發展與原理 13
2-1-1 放電加工發展 13
2-1-2 放電加工原理 14
2-1-3放電加工優點 18
2-1-4放電加工所需條件 18
2-1-5放電加工機制 19
2-2 放電加工文獻回顧 21
第三章 樣品製備及儀器介紹 25
3-1放電加工機 25
3-1-1放電加工機結構 26
3-1-2 可調整的參數 27
3-1-3 以放電加工法製備奈米微粒步驟 29
3-2 X光繞射(XRD)分析原理 32
3-2-1 X-ray簡介 32
3-2-2 產生X-ray的方式 32
3-2-3 X-ray性質 32
3-2-4布拉格繞射定律(Bragg's law) 35
3-3 穿透式電子顯微鏡(TEM ;transmission electron microscopy) 36
3-3-1 光學顯微鏡與電子顯微鏡的比較 36
3-3-2 穿透式電子顯微鏡構造 37
第四章 結果與討論 40
4-1 貴金屬元素的放電製程結果 40
4-1-1 金奈米微粒 41
4-1-2 鈀(Pd)的放電製程結果 46
4-1-3 鎢(W)的放電製程結果 57
4-2 稀土元素鑭(La)的放電製程結果 61
4-3 FePt奈米微粒的形貌與粒徑分佈 73
4-4 熱處理對微粒尺寸的影響 76
第五章 結論 79
參考文獻 81

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