Abstract
本研究為提升高熵合金在高溫下的性質以及擴展其應用性，將Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni系統中的Cu以熔點與彈性模數較高的Mo來取代，發展出新的合金系統Al-Co-Cr-Fe-Mo-Ni。除探討元素含量對於微結構與機械性質的影響外，以微結構、HT-XRD與DTA的實驗分析，繪製出各元素變量的相圖，更以熱力學計算對固溶相的穩定性加以解釋。 此合金系統的微結構可分為三種︰第一種是樹枝狀結構；第二種是樹枝狀結構 + 共晶結構；第三種是有明顯晶界的多晶結構。合金的組成相受到添加元素的種類及含量所影響︰Al元素促進BCC相形成，但會抑制σ相；Co和Ni元素促進FCC相形成；Cr和Mo元素促進σ相形成；Fe元素會抑制σ相形成。從微硬度實驗中發現，σ相為合金中最硬的相，BCC為次硬相，而FCC相最軟，因此合金的硬度基本上由這三個相所佔的比例所決定，硬度變化範圍由Hv 220到Hv 859。 由硬度壓痕周圍的裂痕總長可以比較各Al-Co-Cr-Fe-Mo-Ni合金的韌性，當合金硬度低於Hv 700以下時，壓痕周圍不會出現裂痕，表示合金具有很好的韌性，當硬度高於Hv 700時，壓痕周圍就會開始出現裂痕，但韌性仍比Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni合金系統好，例如在本合金系統中，Ni-0合金擁有最高的硬度值Hv 859，裂痕總長度為57 μm，而Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni中Al2.8CoCrCuFeNi合金硬度為Hv 655，但裂痕總長度長達308 μm，顯示本合金系統具有很好的硬度與韌性組合。 除了Co-2.0、Mo-0與Ni-2.0合金外，Al-Co-Cr-Fe-Mo-Ni高熵合金在轉折溫度(TT)以上的軟化係數(BII)都比Co基合金T-800與Ni基超合金In 718還低，表示在轉折溫度以上，高熵合金硬度隨溫度下降的速率比較慢，因此在高溫下可以維持較高的硬度，例如 Ni-0與Cr-0合金在1000oC下的硬度為Hv 450，而In 718與T-800的硬度分別為Hv 127與Hv 151。高熵合金具有低軟化係數的原因主要為高熵效應使多種合金元素形成BCC、FCC及高硬度的σ相，這些固溶相在高溫下仍然能有效地固溶強化，且因多元素原子對空缺的競爭，降低空缺擴散速率及與空缺空擴散有關的變形機制。