Abstract
機械合金法因為可以克服許多傳統冶金法的缺點，目前已廣泛運用於粉末冶金的製程中。在球磨的過程中，當球和球或球和罐壁碰撞時，試樣粉末附著在球和罐壁表面，撞擊的力量可將這些粉末結合、打扁而後打碎，如此反覆不斷地進行，產生大量乾淨的表面，並且累積高濃度之缺陷和應變能，使得一些在平常條件不易產生的反應因此得以產生。本論文即以高能球磨法研究粉末在球磨時的非平衡反應。論文主要分成三部分：第一部分係研究鎳╱碳化矽在球磨過程中所產生之反應；第二部分比較鎳╱鑽石和鎳╱石墨之間的異同，並且探討Ni3C形成的機制；第三部分則針對鈦在氮氣中球磨所產生之自燃反應，做深入之討論。 在第一部分中，將33或28 at%之碳化矽添加於鎳中加以球磨，碳化矽會先被打碎形成非常細小之顆粒，而後均勻地鑲埋於鎳中。這些細小之碳化矽顆粒能幫助鎳粉的細化，並且使鎳累積高濃度之缺陷，最後造成鎳之非晶質化以降低能量。若將碳化矽之添加量增加至59 at%，由於研磨能量太強而導致鎳和碳化矽直接反應形成Ni2Si。 在第二部分中，將鎳和鑽石之混合物加以球磨，鑽石會逐漸溶於鎳中，而後形成Ni3C以降低能量。增加鑽石的添加量會提高研磨能量，進而提高反應速率。當Ni3C被加熱時，會分解成鎳和非結晶態之碳。這些非結晶態之碳會在700℃開始石墨化。而球磨過程中未參與反應的鑽石在900℃時則會完全轉變成石墨。對於鎳╱石墨而言，即使經過288小時之研磨，亦未能形成Ni3C。 在第三部分中，將鈦在氮氣中加以球磨，初期氮會逐漸溶於鈦中形成過飽和固溶體，持續球磨能細化鈦的顆粒。當鈦的顆粒小到一定程度，並且氮的濃度達到一臨界值，再加上足夠大的撞擊能，便能激發一種自燃反應，在瞬間形成氮化鈦。本論文並對鈦的氮化動力及形成氮化鈦的機制作深入之探討。