TiC與Co1.5CrFeNi1.5TiNb0.1V0.1燒結超硬合金之開發研究

曾培原

指導教授 ： 葉均蔚

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2009年)

摘要

由於高熵合金Co1.5CrFeNi1.5TiNb0.1V0.1具有高室溫硬度HV 656、高溫時效硬化且不易回火軟化的特性，本論文首先嘗試將其應用於耐溫性佳但韌性較差的TiC瓷金的開發，取代傳統Ni及（Ni, Mo）結合金屬，希望能提高TiC瓷金的硬度、韌性及耐溫性，增加切削速率及使用壽命，進而增進TiC瓷金的應用範圍。
製程採用機械合金法加液相燒結，先將純元素粉末球磨12小時，確認其已高熵合金化，而後以不同比例TiC與高熵合金粉末混合球磨，經濕式球磨及乾燥後，壓成生胚在真空及Ar+10%H2氣氛中，進行1380 ℃至1450 ℃液相燒結。
研究結果發現，TiC與20%高熵合金混合粉末，經高能球磨12小後以真空氣氛燒結，具有最佳的機械性質組合，硬度值高達HV 1882，K1C值約9.3；且高熵合金與TiC潤濕性良好，而基地相為延性的FCC相。
利用Co1.5CrFeNi1.5TiNb0.1V0.1結合劑製作的TiC瓷金相較於傳統的Ni或(Ni,Mo)結合劑具有更好的硬度及韌性組合，且與傳統WC超硬合金的硬度—韌性組合相似。
微結構觀察發現本實驗瓷金性質優越的原因有三：1. TiC顆粒的鄰接性低，且顆粒大小相近；2. Co1.5CrFeNi1.5TiNb0.1V0.1 對TiC顆粒其各晶面界面能差異不大，造成各晶面粗化速率差異較小，因此展現出接近圓球形的平衡微結構；3.高熵合金多元元素因半徑差異造成液相堆積密度較高及多元協同擴散，大幅降低液相中原子擴散速率，有效降低粗化速率。

關鍵字

超硬合金 ； 高熵合金 ； 微結構

參考文獻

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