Abstract
本研究為改善σ相在合金當中會使機械性質劣化的情形，以許經佑學長所探討的AlCoCrFeMo0.5Ni高熵合金中樹枝相及樹枝間相的σ相成份為基礎，利用雙相結構(BCC + σ)提升合金的破壞韌性，而後再進行微量添加、成份變量與熱處理使合金的硬度值與破壞韌性再進一步得到提升。 此合金系統的微結構可分為四種：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；第四種則是細微交錯的雙相結構。合金結構的變化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；Ni元素促進FCC相形成；Cr和Mo元素會促進σ相形成。合金的硬度值基本上由三個相所佔的比例決定，分別為最硬的σ相，次硬的BCC相，最軟的FCC相。 經由硬度試驗後硬度壓痕周圍的裂痕總長，能夠換算成破壞韌性用來比較各合金的韌性。當合金微結構呈現細微的交錯結構時，壓痕周圍不會出現裂痕，表示合金具有很好的韌性，如Alx(Co17.7Cr28.3Fe20.3Mo16.6Ni9.5)100-x系列高熵合金中，Al15、Al20合金硬度壓痕周圍沒有產生裂痕，且硬度值分別為HV 850與HV 807，比學長的AlCoCrFeMo0.5Ni高熵合金HV 728要高出許多，此外，AlCoCrFeMo0.5Ni合金的硬度壓痕周圍有產生裂痕。 Al15、Al20合金除了室溫硬度值與破壞韌性表現很好外，高溫硬度值表現更是相當優異，從室溫到1000℃的硬度值皆比Co基超合金T-800、Ni基超合金In 718與AlCoCrFeMo0.5Ni合金高出許多，且在400℃時硬度值沒有快速下降的趨勢，在1000℃時Al15合金的硬度值有HV 600，遠比T-800與In 718的HV 151與HV 127高。高熵合金能夠擁有如此優異的高溫硬度性質，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擴散有關的變形機制。