AlXCo1.5CrFeMoYNi1.5Ti0.5 (X, Y=0, 0.1, 0.2) 高熵合金機械性質與微結構之研究

王彥淳(Yan-Chun Wang)

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

由於先前的研究指出Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5合金為單一FCC結構，硬度達HV 380，且在800 ℃下具有時效硬化，在高溫結構甚具潛力，為進一步的改良及探討此合金，本實驗乃以此合金為基礎，配置不同Al、Mo含量的AlXCo1.5CrFeMoYNi1.5Ti0.5合金 (X, Y= 0, 0.1, 0.2) ，以研究不同添加對微結構及機械性質。
此九種合金在鑄造態皆為單一FCC結構，硬度約HV 400，Al0Mo0合金的微結構在樹枝間相有針狀析出物，類似鎳基超合金中的η相，加Al會抑制此相的形成，加Mo則有相反的效果。合金鑄錠經1100 ℃ 6 h均質化處理後水淬，仍為硬度約HV 380的單一FCC結構；由於低Al合金仍可發現η相存在，顯示本系列合金的η相在1100 ℃下仍為一穩定相，DTA量測η相的析出溫度約1130 ℃，高於傳統鎳基超合金約100~200 ℃。
Al0Mo0、Al01Mo0、Al0Mo01、Al01Mo01、Al02Mo02合金時效後皆有與基地契合的γ’相析出，大小約40~60 nm，使時效後硬度可提升約40%。Al0Mo0、Al01Mo0、Al0Mo01、Al01Mo01及Al02Mo02合金在700 ℃時效500 h仍處於硬化階段，硬度最高可達HV 560；其中Al01Mo01、Al02Mo02合金在800 ℃時效500 h仍可維持在硬化階段，硬度最高可接近HV 600；900 ℃下合金普遍較早發生過時效軟化的現象，只有Al02Mo02合金可以持續到50 h才發生軟化。
加Al可抑制η相的析出，因而安定γ’相的析出分佈及其硬化效果，使過時效獲得延緩，而Al02Mo02合金更由於富Cr、Mo相的析出而使900 ℃時效硬化明顯的增加，且較慢過時效。

關鍵字

高熵合金 ； 機械性質 ； 微結構 ； 鎳基超合金

參考文獻

38. 蔡哲瑋，“CuCoNiCrAlxFe高熵合金加工變形及微結構之探討”，國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文, (2003).

50. 葉冠成，“利用硝酸溶液法製備多元高熵氧化物及其電性之研究”，碩士論文，國立清華大學材料科學工程研究所 (2006).

46. 蔡耀庭，“Al-Cr-Fe-Mn-Ni高熵合金冷加工及時效後微結構及性質之研究”，碩士論文，國立清華大學材料科學工程研究所 (2006).

49. 賴思維，“以反應式直流濺鍍法製備AlBCrSiTi高熵氮化物薄膜及其性質探討”，碩士論文，國立清華大學材料科學工程研究所 (2006).

47. 蔡宇翔，“AlXCrFe1.5MnNi0.5-(Mo, Cu)0.1 (X=0.15, 0.3, 0.4, 0.5)高熵合金性質及微結構之研究”，碩士論文，國立清華大學材料科學工程研究所 (2006).