論文名稱：310不?袗?鋁化和矽化保護層之研究 頁數：69
校所組別： 國立中山大學 材料科學 研究所
畢業時間及提要別： 八十九 學年度 第二學期 碩士學位論文提要
研究生： 李天佑 指導教授： 甘德新 博士

論文提要內容
本研究以310不?袗?為母材利用粉埋法(pack cementation)，分別施以鋁化和矽化處理，來製備鋁化和矽化保護層。將試片置於事先混好的粉末中，使鋁和矽在高溫中擴散至基材(substrate)表面，而形成保護層。製備的主要控制參數有加熱時間、溫度、粉末的成分及活化劑的種類。將在不同條件下製備出的試片做切片、鑲埋、拋光之處理，再以X-ray繞射儀、掃瞄式電子顯微鏡、EPMA、穿透是電子顯微鏡，觀察其顯微組織、成份分佈，及結構分析。
在矽化實驗中發現以純矽粉或鐵、矽混合粉末且加入不適當的的催化劑(activator)或不加催化劑來製備時，會產生很多孔洞、且有表層剝落及脫鉻的現象發生。嘗試各種變因組合後發現只要選擇適當的催化劑便可克服上述的缺點，而成功的形成矽化保護層。在鋁化實驗中和矽化用相同催化劑並沒有像矽化實驗有脫鉻、孔洞、剝落的情形發生。
在氧化分析的試驗結果得知，在氧壓0.21atm、960℃的氧化環境中，鋁化層的抗氧化能力優於矽化層且都屬於拋物線型。粉埋擴散是一種簡單又便宜的製程且可以形成良好的鍍層，相信未來將是非常有發展性的。

The research is of aluminide and silicide coating layer on 310 stainless steel by the pack cementation method. We use TEM,SEM,OM,X-ray instruements to analysis the coating layer.We find the aluminide layer good to protect substrate. The aluminide layer to resist oxidiation is better than silicide.We believe the method of the pack cementation will be developed very well in the future

目錄：
論文提要內容.……….1 目錄...............2
1. 簡介………………5
1.1 氧化物保護層…………………………….….6
1.2 粉埋處理法……………………………………8
1.3 不?袗?表面鋁化…………………………….9
1.4 不?袗?表面矽化……………………………10
1.5 氧化動力學…………………………………11
2. 實驗方法………………………………………14
2.1 鋁化處理…………………………………14
2.1.1 粉末比例…………………………………14
2.1.2 試片製備…………………………………14
2.1.3 粉末擴散處理……………………………15
2.2 矽化處理…………………………………15
2.3 微觀組織分析………………………………15
3. 實驗結果……………………………………17
3.1 鋁化部分…………………………………17
3.2 矽化部分…………………………………18
3.3 高溫氧化…………………………………19
4. 討論…………………………………………20
5. 結論…………………………………………23
參考文獻………………………………………25
表一、 310不?袗?成分之重量百分比..…………27
表二、粉埋鋁化處理條件.................28
表三、 粉埋矽化處理條件…….…………29
表四、 鋁化在不同深度鐵、鎳、鉻、鋁之重量及原子百分比…30
表五、 矽化在不同深度鐵、鎳、鉻、鋁之重量及原子百分比…..31
表六、 矽化之Ring Pattern之d-spacing……32
表七、 矽化X-ray繞射圖之峰值分析…………33
表八、 鋁化X-ray繞射圖之峰值分析………..34
圖1、氧化鉻、氧化鋁、氧化矽在不同溫度下之分解速度………..35
圖2、氧化膜生長機構示意圖…36
圖3、鋁擴散粉埋層，內擴散層的形成之機構……37
圖4、鐵-鋁相圖……………………………………38
圖5、V2O5的環境下各鋼材與合金的抗腐蝕情形…39
圖6、鐵-矽相圖…………………………………40
圖7、實驗流程圖……………………………..41
圖8、鋁化和矽化用之真空加熱爐…………………42
圖9、鋁化之SEI和BEI照片…………………………43
圖10、鋁化900℃ SEM之斷面放大圖……………44
圖11、純鋁900℃ SEM之Mapping結………………45
圖12、純鋁900℃ SEM之Line Scan結果……….46
圖13、鋁化鍍層不同深度成分分析之位置圖……47
圖14、距表面一定距離之鋁化X-ray繞射圖………48
圖15、鋁化層經腐蝕後之圖………………….…49
圖16、鋁化腐蝕之SEI Mapping結果…………….50
圖17、純矽1000℃無Activator之SEM斷面放大圖…51
圖18、純矽1000℃有Activator NaCl之SEM斷面放大圖…52
圖19、純矽1050℃有Activator NaF 之SEM斷面放大圖…53
圖20、矽化之SEI和BEI之照片………………….54
圖21、純矽1050℃有Activator NaF之SEM Mapping結果…55
圖22、純矽1050℃有Activator NaF之SEM Line Scan結果….…56
圖23、矽化鍍層不同深度之成分分析位置圖………57
圖24、矽化經腐蝕後之圖……………………….58
圖25、矽化腐蝕之BEI結果…………………….59
圖26、 310不?袗?矽化1050℃之X-ray 分析之結果…60
圖27、矽化之Ring Pattern………………………61
圖28、矽化之Image….………………………….62
圖29、矽化之Diffraction Pattern……………63
圖30、鋁化和矽化之氧化曲線…………………64
圖31、鋁化氧化之SEM橫截面放大圖………………65
圖32、鋁化氧化之SEM Mapping結果………………66
圖33、矽化氧化之SEM橫截面放大圖……………67
圖34、矽化氧化之SEM Mapping結果………………68
圖35、矽化和鋁化之X-ray繞射圖比較……………69

參考文獻
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