本論文是探討熱循環對Cu-C 複材造成的損壞及變形過程，以及對強度的影響。採用擴散接合鍍銅碳纖維的方法製造單向的Cu-C複合材料，因為碳纖維具有近乎零的膨脹係數與良好的導熱性，所以Cu-C複材可同時兼具優良導熱性及低膨脹係數之特性，極具應用潛力。
以可程式溫度控制器驅動加熱爐進行熱循環實驗，Cu-C複合材料的尺寸變化，隨著熱循環數的增加而增加，主要原因為長碳纖維斷裂為短纖維，而銅基材因熱循環而伸長引起。熱循環結果會造成Cu-C複材強度下降且溫差越大，其強度下降亦越大。熱循環造成Cu-C複材的碳纖維與銅基材的界面處產生許多孔洞與裂縫，以及碳纖維斷裂等，這些都是造成材料強度下降和密度減小的原因。溫差ΔT與T max的不同均會影響複合材料密度的變化大小，當ΔT越大或T max越高造成複材密度下降的越大。另外複合材料製造的過程中，其碳纖維分佈，也會對密度變化有一定程度的影響。

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目錄

目錄……………………………………………………………………..Ⅰ
圖目錄…………………………………………………………….……Ⅲ
表目錄.…………………………………………………………….…...Ⅵ
論文提要內容…………………………………………………….……Ⅶ

壹、 前言……………………………………………………….………1

貳、實驗步驟
2-1 組成材料…………………………………………….………..5
2-2 熱循環實驗………………………………………….………..5
2-3 強度試驗…………………………………………….………...7
2-4 光學顯微鏡（OM）觀察………………………….………....7
2-5 掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope）觀察..8
2-6 熱膨脹係數試驗……………………………………………...8
2-7 密度量測…………………………………………………….10

參、實驗結果與討論
3-1 纖維在基材內的分佈及鍵結情形………………………….11
3-2 熱循環造成的變形與損壞………………………………….11
3-3 強度分析……………………………………………………16
3-4 斷裂面觀察…………………………………………………17
3-5 SEM觀察…………………………………………………....18
3-6 熱膨脹係數…………………………………………………20
3-7 與Cu-W複材的觀察………………………………………23

肆、結論……………………………………………………………...25

伍、參考文獻………………………………………………………..26






















圖目錄

圖2-1 加溫流程圖[14]……………………………………………...28
圖2-2 垂直式升降爐線路圖[14]…………………………………...29
圖2-3 熱循環時間圖………………………………………………..30
圖2-4 熱膨脹實驗裝置圖[14]……………………………………...31
圖3-1 原試片縱切面SEM圖……………………………………...32
圖3-2 原試片橫截面SEM圖……………………………………...33
圖3-3 軸向試片相對長度變化…………………………………….34
圖3-4 軸向試片B之末端SEM照片……………………………..35
圖3-5 軸向試片C之內部縱切面碳纖維斷裂SEM照片………..35
圖3-6 橫向試片相對長度變化…………………………………….36
圖3-7 橫向試片E之表面拋光SEM照片………………………..37
圖3-8 橫向試片D之表面SEM照片……………………………..37
圖3-9 橫向試片F之表面SEM照片……………………………..38
圖3-10 軸向試片相對密度變化圖………………………………….39
圖3-11 軸向試片A之內部橫截面SEM照片……………………..40
圖3-12 (a)軸向試片B之末端SEM照片…………………………...41
圖3-12 (b)軸向試片之內部橫截面SEM照片……………………...41
圖3-12 (c)軸向試片A頂端內部橫截面SEM照片……………….42
圖3-12 (d)軸向試片B頂端內部橫截面SEM照片……………….42
圖3-13 (a)軸向試片C之末端SEM照片………………………….43
圖3-13 (b)軸向試片C之內部橫截面SEM照片………………….43
圖3-13 (c)~(e)軸向試片C之內部縱剖面SEM照片……………..44
圖3-14 軸向試片C的相對厚度變化……………………………..46
圖3-15 橫向試片相對密度變化…………………………………...47
圖3-16 橫向試片F之表面SEM照片……………………………48
圖3-17 軸向三點彎曲應力圖……………………………………..49
圖3-18 橫向三點彎曲應力圖……………………………………..50
圖3-19 軸向試片B壓斷面之壓縮處SEM照片………………...51
圖3-20 軸向試片B壓斷面之脫層處SEM照片………………...51
圖3-21 軸向試片B壓斷面之拉張伸處SEM照片……………...52
圖3-22 (a)軸向原試片經三點彎曲試驗後之側面OM照片……..53
圖3-22 (b)軸向試片A經三點彎曲試驗後之側面OM照片……53
圖3-22 (c)軸向試片B經三點彎曲試驗後之側面OM照片……54
圖3-22 (d)軸向試片B經三點彎曲試驗後之下表面OM照片....54
圖3-23 (a)軸向試片A之壓斷面SEM照片……………………..55
圖3-23 (b)軸向試片B之壓斷面SEM照片……………………..55
圖3-23 (c)軸向試片C之壓斷面SEM照片……………………...56
圖3-24 (a)~(b)橫向原始試片之表面SEM照片………………….57
圖3-25 (a)~(b)橫向試片F之表面SEM照片……………………58
圖3-25 (c)~(d)橫向試片F之壓斷面SEM照片…………………59
圖3-26 軸向試片C之壓斷面SEM照片………………………..60
圖3-27 (a)橫向試片D之表面SEM照片………………………..61
圖3-27 (b)橫向試片F之表面SEM照片………………………..61
圖3-28 LVDT訊號電壓與位移關係圖…………………………..62
圖3-29 銅的熱應變曲線圖………………………………………63
圖3-30 銅的CTE圖……………………………………………..64
圖3-31 Cu-C複材的熱應變曲線圖……………………………...65
圖3-32 Cu-C複材的CTE圖…………………………………….66
圖3-33 複材於一維分析模式中的循環熱應變曲線圖[10].…...67












表目錄

表一 軸向複合材料的溫度表………………………………………..7
表二 橫向複合材料的溫度表………………………………………..7
表三 彎曲強度………………………………………………………17

伍 參考文獻

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