Abstract
傳統實用合金系統的開發，主要以Fe、Cu、Al、Mg、Ti和Zr等元素為主。然而，這些合金設計及選擇的理念，仍未脫離以一種元素或化合物為主的觀念。 有鑑於此，本實驗室以無主要元素的多元合金新觀念，設計出等莫耳多元合金，期望能獲得特殊微結構及性質。 本實驗以高溫晶體結構區分為FCC及BCC兩族群，並添加B及Si兩元素作影響評估，共配製十六種等莫耳多元合金。除作微結構觀察、EDX成份分析及X光繞射外，並測試硬度作為機械性質之參考。 研究結果顯示，在FCC多元合金系統中，因為Ag在液態下即對Fe、Co、Ni、Cr排斥，故成為巨觀分相的主因。但Au因不排斥其它元素又能與Ag互溶，因此具有調和的功能，可增加Ag與其它元素的互溶度。但Si的添加會把富Fe、Co、Ni、Cr、Al、Au相中的Au趕走，導致Au僅和Ag、Cu互溶，使Au再度失去調和的功能，液態分相更為明顯。 在BCC多元合金系統中，由於Y和Nd這兩種稀土族元素與其它過渡族金屬元素互溶度甚差，成為巨觀分相的主因。Si不僅與稀土族元素具有良好的固溶度，也與過渡族金屬元素具有良好的固溶度。但是Si並不能有效吸引過渡族金屬元素與稀土族元素聚集在一起，所以雖然Si與兩種族群均有良好的固溶度，仍舊無法抵消兩種族群間的排斥力，以致於巨觀分相情形依舊存在。 在Ni-Co-Fe-Cu-V-Cr-Mo-Au-Ag-Ti-Al-Zr-Y-Nd十四元合金中，FCC及BCC系統易產生分相的Au、Ag、Cu、Y、Nd會聚集在一起，形成富Au、Ag、Cu、Y、Nd之分相，而其餘元素另成一分相。 當Ag、Cu、AuCu、Y、Nd與Mo之分相繞射峰扣除不計後，不論是FCC或BCC多元合金系統，其X光繞射圖的波峰皆簡單許多，容易判別非晶質相的存在。FCC系統的銀色區域為非晶質相，硬度可低至Hv 255（未添加Si）或高至Hv 1007（添加Si）。金色區域為結晶相。BCC系統之黑色區域為富Y或Nd的結晶相，基地相為部分結晶部分非晶質相，其中初晶富Mo相為結晶相，而其餘為非晶質相。其硬度介於Hv 470至Hv 628，含Nd比含Y系統較具軟化作用。 十四元合金的硬度值也出現大幅度的提昇。顯示合金元素越多，原子尺寸差異更大，亂度更高，固溶強化效應越強。