Cu0.5-Ni-Al-Co-Cr-Fe-Ti二至七元合金濺鍍薄膜微結構與晶粒成長之研究

潘宗延(Zong-Yan Pan)

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(2007年)

摘要

本實驗以直流磁控濺鍍法鍍製Cu0.5-Ni-Al-Co-Cr-Fe-Ti二至七元的合金薄膜，而後在800℃下進行2小時、5小時及10小時的真空退火。除了比較初鍍薄膜微結構隨元素增加的演變之外，亦探討不同時間的高溫退火以比較元素增加對晶粒粗化的影響。
Cu0.5Ni、Cu0.5NiAlCo、與Cu0.5NiAlCoCrFe二元、四元及六元合金薄膜退火前後都維持著單一FCC相。二元膜退火後有明顯晶粒成長，且為等軸晶結構，而四元、六元膜退火後無明顯成長，且具有柱狀晶，但柱內由細微的等軸晶所組成之混成結構。元素數目增加後由於多元的晶格扭曲及擴散遲緩的效應使晶粒成長速率下降。
Cu0.5NiAl、Cu0.5NiAlCoCr三元及五元合金薄膜退火前後分別維持著ordered-BCC與BCC相。兩者皆具有穩定的柱狀晶結構，經過退火皆無顯著的晶粒成長。
Cu0.5NiAlCoCrFeTi七元合金薄膜初鍍時，由於高熵效應、緩慢擴散效應及原子大小差異更大，所以不易成核而為非晶態。退火後則為非晶、ordered-BCC及BCT之σ-(FeCr)的三相結構。BCC結構經過800℃ 2至10小時的退火仍維持著16 nm的細晶結構，顯示具有極佳的熱穩定性。而σ-(FeCr)相經過800℃持溫10小時的退火可成長至100 nm左右。
二元至七元初鍍膜的電阻率大致上有著隨元素數目增加而上升之趨勢。退火2小時後電阻率皆有明顯下降，其中二元合金膜主要是由於晶粒的快速成長所導致，三元至六元合金膜是由於點缺陷大量消除的回復作用所造成，而七元合金膜在退火過程中電阻率呈遞減的趨勢，是由於歷經了回復、再結晶、晶粒成長三個過程所造成。

關鍵字

高熵合金 ； 薄膜 ； 晶粒成長

參考文獻

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