多元高熵合金於熱熔射塗層之研究｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	黃炳剛 Huang, Ping-Kang
論文名稱：	多元高熵合金於熱熔射塗層之研究 Research of multi-component high -entropy alloys for thermalspray coating
指導教授：	葉均蔚 Yeh, Jien-Wei 孫道中 Shun, Tao-Tsung
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
中文關鍵詞：	多元高熵合金、熱熔射噴塗
外文關鍵詞：	multi-component high -entropy alloys, thermal spray
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本實驗以AlSiTiCrFeCoNi高熵合金為基礎，設計三種高硬度塗層用高熵合金及一種加WC的高熵合金基複合材料，並與本實驗室先前所設計的三種高熵合金C1、C3、B8作比較。除對硬度、微結構、析出硬化熱處理作一探討外，更對氧化性及磨耗性作定量的評估，以為工業應用之參考。
三種新設計的高熵合金為A1-Mo0.5 (AlSiTiCrFeCoNiMo0.5)、A2-Mo0.5 (AlSiTiCrFeNiMo0.5)及A2-Zr (AlSiTiCrFeNiZr)，鑄造態硬度分別為Hv 933、944、936，而複合合金為40% B8 (AlSi0.2Ti0.2CrFe0.2Co0.6 Ni0.2)＋60% 工業用17Co-WC的複合粉末。B8合金的鑄造態硬度為Hv 880，17Co-WC的燒結態為Hv 1700。

噴塗層皆為析出硬化型，因快速凝固硬化相受到抑制而過飽和，但經500℃~1100℃時效，可回復鑄造狀態的高硬度水平，此特性提供塗層可加工、可熱處理的優點。

A1-Mo0.5、A2-Mo0.5、C1、C3及B8高熵合金塗層皆具有相當好的耐氧化性，可使用至1000℃，但A2-Zr合金極易氧化而剝落，不適合高溫用途。B8＋17Co-WC複合塗層因氧化問題使用溫度不應超過800℃。

A1-Mo0.5、A2-Mo0.5、A2-Zr、C1、C3及B8具有相當好的耐磨性，在等硬度下比商用SUJ2軸承鋼及SKD61模具鋼還優越。而B8＋17Co-WC具有最佳的耐磨耗性，尤其經時效處理後耐磨性更大幅提升，顯示基地B8的硬化有助於耐磨性。

一、前言................................................1
二、文獻回顧............................................3

1 熱熔射塗層技...................................3

1.1 熱熔射塗層製程 ................................3

1.2 熱熔射塗層的披覆機制...........................8

1.3 熱熔射塗層的主要應用..........................16

2 多元高熵合金..................................19

2.1 多元高熵合金的發展背景........................19

2.2 多元高熵合金的特點............................20

2.3 多元高熵合金的研究............................21

三、實驗步驟...........................................23

1 合金選擇......................................23

1.1 初期合金合金配製、熔煉........................23

1.2 硬度量測......................................23

1.3 耐蝕性量測....................................26

1.4 X光繞射分析...................................26

1.5 SEM-EDS微結構觀察及成份分析...................26

1.6 數據綜合分析..................................27

2熱熔射塗層研究......................................27

2.1 熱熔射噴塗粉末製備............................27

2.2 熱熔射噴塗....................................27

2.3 試片含氧量測試................................30

2.4 時效熱處理....................................30

2.5 硬度量測......................................30

2.6 大氣下氧化實驗................................30

2.7 摩耗實驗......................................31

2.8 腐蝕實驗......................................31

2.9 X光繞射分析...................................31

2.10 SEM-EDS微結構觀察及成份分析...................31

四、結果與討論.........................................33

1 合金設計......................................33

1.1 Co對合金系統的影響............................33

1.2 Mo對合金系統的影響............................33

1.3 Zr元素取代Co元素對合金系統之影響..............33

1.4 B元素對合金系統的影響.........................34

1.5 X光繞射曲線...................................37

1.6 SEM-EDS微結構觀察及成份分析...................40

2 熱熔射塗層的研究..............................43

2.1 熔射後塗層的性質及微結構......................43

2.2 熱處理後塗層的性質及微結構....................49

2.3 氧化鋁基板上塗層高溫氧化的觀察................76

2.4 304不鏽鋼基板上的塗層磨耗阻抗.................80

2.5 塗層腐蝕速率量測..............................81

3 塗層特性及綜合評比............................86

五、結論...............................................88

六、參考文獻...........................................90

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