CuCoNiCrAlxFe高熵合金加工變形及微結構之探討｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	蔡哲瑋 Che_Wei_Tsai
論文名稱：	CuCoNiCrAlxFe高熵合金加工變形及微結構之探討 Study on the Deformation Behavior and Microstructure of CuCoNiCrAlxFe
指導教授：	葉均蔚 Jien_Wei_Yeh 孫道中 Tao_Tsung_Shun
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學工程學系 Materials Science and Engineering
論文出版年：	2003
畢業學年度：	91
語文別：	中文
論文頁數：	83
中文關鍵詞：	高熵合金、變形
外文關鍵詞：	high entropy alloys, deformation
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為拓展高熵合金在鍛造材的應用及發展，本篇論文針對三種具有FCC且延性佳的合金CuCoNiCrAlxFe (x = 0, 0.3, 0.5)，施以不同的加工方式、加工溫度與熱處理溫度，以探討合金之變形加工及退火行為。
在700 ℃熱鍛時，加工量可以超過50 %並仍有大幅的加工硬化現象，幾乎可以加倍。比較700 ℃、800 ℃與900 ℃退火處理，發現900 ℃10 h以上，才可以有效消除加工硬化。除此之外，鑄錠有析出強化現象，以700 ℃ 最為明顯，CuCoNiCrFe合金硬度可以增加9 %，而CuCoNiCrAl0.5Fe可以增加37 %。

經1100 ℃ 24 h 均質化爐冷的試片，可冷軋到50 %，隨著加工量的增加，硬度呈大幅的加工硬化現象；而由於晶格扭曲越嚴重，X射線漫射效應加強，使繞射峰強度明顯下降，此外產生了變形織構，{110}平行於滾壓面。從CuCoNiCrAl0.5Fe合金SEM微結構觀察，可發現冷軋加工使樹枝相中的細針狀結構愈緻密化，TEM 觀察則證實此合金之變形機構為雙晶變形，5 %冷加工即可觀察到奈米双晶板條，符合FCC雙晶系統{111}<11 >；50 % 冷加工即可觀察到奈米晶化結構，相信是因為奈米雙晶互相切割造成的晶粒細化，此現象為傳統合金所罕見。

冷加工50 % 試片在900 ℃退火仍須要5 h才能消除加工硬化。冷加工的細針狀結構，會逐漸消失變成多晶結構，且晶粒隨退火時間增加而成長。

致謝.....................................................Ⅰ
摘要.....................................................Ⅲ

目錄.....................................................Ⅳ

圖目錄...................................................Ⅶ

表目錄.................................................ⅩⅡ

壹、前言..................................................1

貳、文獻回顧..............................................3

    2.1金屬加工變形.......................................3

       2.1.1金屬加工與退火…….............................3

       2.1.2金屬變形機制...................................5

    2.2 非晶質合金.........................................6

       2.2.1 非晶質合金發展與應用...........................7

       2.2.2 非晶質合金製程................................ 7

       2.2.3 非晶質合金的特性..............................8

    2.3 高熵合金.......................................... 9

       2.3.1 開發背景......................................9

       2.3.2 高熵合金的特點 ..............................10

       2.3.3 高熵合金之研究...............................13

       2.3.4 本研究之目的................................. 15

參、實驗步驟.............................................16

    3.1 合金組成......................................... 16

    3.2 合金製備......................................... 19

       3.2.1 電弧熔煉.....................................19

       3.2.2 高溫鍛造加工................................ 22

       3.2.3 真空均質化...................................22

       3.2.4 高溫真空淬火.................................23

       3.2.5 冷軋延.......................................23

    3.3 微結構觀察....................................... 23

       3.3.1 掃描式電子顯微鏡.............................23

       3.3.2 穿透式電子顯微鏡.............................23

    3.4 X射線繞射分析.................................... 23

    3.5 硬度量測......................................... 24

肆、結果與討論...........................................25

    4.1 高溫鍛造及退火的影響............................. 25

       4.1.1 高溫鍛造加工.................................25

       4.1.2 鑄錠退火.................................... 25

       4.1.3 鍛造後退火...................................29

    4.2 彎曲實驗......................................... 34

       4.2.1 表面拋光.....................................35

       4.2.2 CuCoNiCrFe變形表面結構...................... 36

       4.2.3 CuCoNiCrAl0.5Fe變形表面結構...................38

    4.3 冷軋加工......................................... 40

       4.3.1 加工硬化...................................40

       4.3.2 X射線繞射曲線................................42

       4.3.3冷加工微結構..................................44

       4.3.4 TEM微結構觀察...............................53

    4.4 退火處理.........................................57

       4.4.1 退火硬度.....................................57

       4.4.2  X射線繞射曲線..............................59

       4.4.3 退火微結構...................................61

    4.5 熱鍛、均質化爐冷與均質化淬火分析比較..............65

 4.5.1 硬度比較.....................................65

 4.5.2  X射線繞射分析..............................65

 4.5.3 成分分析.....................................68

 4.5.4 微結構比較...................................75

伍、結論..................................................79

陸、參考文獻..............................................81

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