摘要
本研究利用真空熔煉方法配置二元合金再製作與Ti金屬接合的擴散偶及特定合金比例的單點試片，將擴散偶、單點試片封進真空石英管並以800oC均質化熱處理一天、十四天，使合金達到相平衡。經由電子微探儀(EPMA)分析相的組成，完成Ti-Co-Ni及局部Ti-Pt-Ag 800oC平衡相圖。
利用擴散偶研究Ti-Co-Ni和Ti-Pt-Ag三元相圖，節省熱處理的時間，並且省去材料費。再搭配合金試片，完整不足的相圖資訊並驗證擴散偶實驗結果，增加本研究的可信度。
其中在Ti-Co-Ni 800oC平衡相圖中存在六個三相平衡，分別為(1)Ti(Co,Ni)-TiNi3-T、(2)Ti(Co,Ni)-T-TiCo2(c)、(3)TiCo2(c)-T-TiCo3、(4)TiCo2(c)- TiCo2(h)-TiCo3、(5)TiNi3-T-γ(Co,Ni)及(6)T-TiCo3-γ(Co,Ni)，十二個兩相平衡分別為(1)βTi- Ti2(Co,Ni)、(2)Ti2(Co,Ni)-Ti(Co,Ni)、(3)Ti(Co,Ni)-TiNi3、(4)Ti(Co,Ni)-T、(5)Ti(Co,Ni)-TiCo2(c)、(6)TiCo2(c)-T、(7)TiCo2(c)-TiCo3、(8)TiCo2(c)-TiCo2(h)、(9)TiCo2(h)-TiCo3、(10)TiNi3-γ(Co,Ni)、(11)T-γ(Co,Ni)及(12)TiCo3-γ(Co,Ni)，和九個單相區(1)βTi、(2)Ti2(Co,Ni)、(3)Ti(Co,Ni)、(4)TiNi3、(5)T、(6)TiCo3、(7)TiCo2(c)、(8)TiCo2(h)及(9)γ(Co,Ni)。其中，T相為Ti(Co,Ni)3。
在Ti-Pt-Ag 800oC系統中，PtxAgy合金在熱處理前就有相分離的現象，因此擴散偶的擴散路徑只往單邊移動，且Ti-Ag介金屬在擴散偶中不易生成，推測是Pt/Ag和Ag/Pt間擴散速率差異太大而導致Ag不易擴散出合金與Ti接和，故難以討論擴散偶的路徑。另外，實驗中TixPtyAg100-x-y三元合金有熔煉上的困難，Ag會有分層的問題。因此，在Ti-Pt-Ag 800oC平衡相圖中，只得到局部的資訊，找到一個三相平衡Tt3Pt-Ti2Ag-Ti及一個兩相平衡Tt3Pt-TiAg。

Abstract
The Ti-Co-Ni and part of Ti-Pt-Ag 800oC equilibrium phase diagram determined by the diffusion couples and alloys equilibrium methods.
The phased formed in the diffusion layers and the alloy equilibrium samples are identified by using electronic microprobe (EPMA) and X-ray analysis techniques.
In the Ti-Co-Ni alloy system, there are six three-phase equilibrium as, (1)Ti(Co,Ni)-TiNi3-T, (2)Ti(Co,Ni)-T-TiCo2(c), (3)TiCo2(c)-T-TiCo3, (4)TiCo2(c)-TiCo2(h)-TiCo3, (5)TiNi3-T-γ(Co,Ni) and (6)T-TiCo3-γ(Co,Ni) determined in the 800oC equilibrium. One ternary phase (T phase) found as Ti(Co,Ni)3.
In Ti-Pt-Ag 800oC system, we found the difficulty to prepare a homogenous alloys by using an Arc furnace. The Arc-prepared Pt-Ag binary or Ti-Pt-Ag ternary alloys exist the serious Ag segregation. Therefore only the Ti rich region of the Ti-Pt-Ag alloy system are reported in this study.

目錄
論文審定書.....................................................................................................................i
誌謝……........................................................................................................................ii
摘要...............................................................................................................................iii
英文摘要.......................................................................................................................v
目錄 vi
表目錄 x
圖目錄 xi
壹、前言 1
1-1研究背景 1
1-2研究動機 1
1-2-1 Ti-Co-Ni三元系統 1
1-2-2 Ti-Pt-Ag三元系統 3
貳、文獻回顧 6
2-1 Co-Ni二元系統相平衡圖 6
2-2 Co-Ti二元系統相平衡圖 6
2-3 Ni-Ti二元系統相平衡圖 8
2-4 Ti-Co-Ni三元系統的偽二元系截面(pseudobinary section) 9
2-5 Ti-Co-Ni三元合金系統液相投影圖與其平衡反應 9
2-6 Ti-Co-Ni三元系統800 oC相平衡圖 9
2-7 Ti-Co-Ni三元系統850 oC相平衡圖 10
2-8 Ti-Co-Ni三元系統900 oC相平衡圖 10
2-9 Ag-Ti二元系統相平衡圖 10
2-10 Pt-Ti二元系統相平衡圖 11
2-11 Pt-Ag二元系統相平衡圖 13
2-12界面反應 14
2-13擴散偶在界面的擴散路徑 14
参、實驗步驟 17
3-1試片製作 17
3-1-1 合金配製 17
3-1-2 合金熔煉 18
3-1-3 擴散偶製作及均質化熱處理 19
3-1-4 單點試片製作及均質化熱處理 20
3-1-5 金相樣品製備 20
3-2 電子微探儀分析 21
肆、實驗結果 22
4-1 Ti-Co-Ni 800oC平衡相圖研究 22
4-1-1 Ti-Co50Ni50 800oC擴散偶相平衡研究 22
4-1-2 Ti-Co75Ni25 800oC擴散偶相平衡研究 23
4-1-3Ti-Co40Ni60 800oC擴散偶相平衡研究 23
4-1-4Ti-Co90Ni10 800oC擴散偶相平衡研究 24
4-1-5 βTi-Ti2(Co,Ni)兩相區 24
4-1-6 Ti2(Co,Ni)-Ti(Co,Ni)兩相區 24
4-1-7 Ti(Co,Ni)-T-TiNi3三相區 25
4-1-8 Ti(Co,Ni)-T兩相區 25
4-1-9 Ti(Co,Ni)-TiCo2(c)-T三相區 25
4-1-10 Ti(Co,Ni)-TiCo2(c)兩相區 26
4-1-11 TiCo2(c)- TiCo3兩相區 26
4-1-12 TiCo2(c)-TiCo3-T三相區 26
4-1-13 TiCo2(h)-TiCo3兩相區 26
4-1-14 TiCo2(c)-T兩相區 27
4-1-15 TiNi3-γ(Co,Ni)兩相區 27
4-1-16 T-γ(Co,Ni)兩相區 27
4-1-17 TiCo3- γ(Co,Ni)兩相區 28
4-1-18 TiCo3單相區 28
4-1-19 TiNi3單相區 28
4-1-20 γ(Co,Ni)單相區 28
4-2 Ti-Pt-Ag 800oC平衡相圖研究 29
4-2-1 Pt-Ag 800oC擴散偶相平衡研究 29
4-2-2 Ti-Pt50Ag50 800oC擴散偶相平衡研究 30
4-2-3 Ti-Pt80Ag20 800oC擴散偶相平衡研究 30
4-2-4 Ti-Pt10Ag90 800oC擴散偶相平衡研究 31
4-2-5 PtAg合金試片熱處理前分析 31
4-2-6 Tt3Pt-Ti2Ag-Ti三相區 31
4-2-7 Ti3Pt-TiAg兩相區 32
伍、討論 33
5-1 Ti-Co-Ni三元系統 33
5-2 Ti-Pt-Ag 三元系統 35
陸、結論 37
6-1 Ti-Co-Ni三元系統 37
6-2 Ti-Pt-Ag 三元系統 37
陸、參考文獻 38

 
表目錄
表2- 1 Ti-Co-Ni三元系統、Ti-Co、Ti-Ni及Co-Ni二元系統介金屬相的晶體結構與晶格常數 40
表2- 2 Ti-Ag、Ti-Pt、Ag-Pt二元系統介金屬相的晶體結構 41
表4- 1 TixCoyNi100-x-y單點合金試片配置比例 42
表4- 2 Ti/Co50Ni50 800oC擴散偶的相成分表 43
表4- 3 Ti/Co75Ni25800oC擴散偶的相成分表 43
表4- 4 Ti/Co40Ni60800oC擴散偶的相成分表 44
表4- 5 Ti/Co90Ni10800oC擴散偶的相成分表 44
表4- 6 TixPtyAg100-x-y單點合金試片配置比例 45
表4-7 Ti/Pt50Ag50 800oC擴散偶的相成分表 45
表4-8 Ti/Pt50Ag50 800oC擴散偶的相成分表 46
表4-9 Ti/Pt80Ag20 800oC擴散偶的相成分表 46
表4-10 Ti/Pt10Ag90 800oC擴散偶的相成分表 47
表5-1 Ti/CoxNi100-x擴散偶生成相成分總整理 48
表5-2 Ti/CoxNi100-x擴散偶生成相總整理 49
表5-3 TixCoyNi100-x-y單點和金試片生成相總整理 49
表5-4 Ti/Co40Ni60800oC擴散偶的Ti(Co,Ni)、T及γ(Co,Ni)從左至右固溶度 51
表5-5Ti/PtxAg100-x擴散偶生成相成分總整理 52
表5-6Ti/PtxAg100-x擴散偶生成相總整理 52

 
圖目錄
圖2-1 Co-Ni二元平衡相圖 53
圖2- 2 Co-Ti二元平衡相圖 53
圖2- 3 Ni-Ti二元平衡相圖 54
圖2- 4 TiCo-TiNi的偽二元系截面 54
圖2- 5 Ti-Co-Ni部分的反應機制 55
圖2- 6 Ti-Co-Ni三元合金系統的液相投影圖 55
圖2- 7 Ti-Co-Ni三元系統850 oC等溫截面相圖 56
圖2- 8 Ti-Co-Ni三元系統900 oC等溫截面相圖 57
圖2- 9 Ag-Ti二元平衡相圖 57
圖2- 10 Pt-Ti二元平衡相圖 58
圖2- 11 Pt-Ag二元平衡相圖 58
圖2- 12 A-B-C等溫平衡相圖及擴散路徑 59
圖4- 1 Ti/Co50Ni50800oC擴散偶的120倍BEI顯微組織(左)及1000倍BEI顯微組織(右) 60
圖4- 2 Ti/Co50Ni50 800oC擴散偶的BEI顯微組織與生成相 60
圖4-3 Ti/Co75Ni25 800oC擴散偶的BEI顯微組織與生成相 61
圖4-4 Ti/Co40Ni60 800oC擴散偶的BEI顯微組織與生成相 61
圖4- 5 Ti/Co90Ni10 800oC擴散偶的BEI顯微組織與生成相 62
圖4-6合金試片#C1(Ti-10.0at.%Co-10.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 62
圖4-7合金試片#C2(Ti-10.0at.%Co-30.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 63
圖4-8合金試片#C3(Ti-30.0at.%Co-10.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 63
圖4-9合金試片#C4(Ti-19.0at.%Co-48.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 64
圖4-10合金試片#C5(Ti-40.0at.%Co-23.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 64
圖4-11合金試片#C6(Ti-53.0at.%Co-10.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 65
圖4-12合金試片#C7(Ti-58.0at.%Co-3.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 65
圖4-13合金試片#C8(Ti-61.0at.%Co-8.0at.%Ni) 800 oC的BE顯微組織與生成相 66
圖4-14合金試片#C31(Ti-58.0at.%Co-12.0at.%Ni) 800 oC的BEI影顯微組織與生成相 66
圖4-15合金試片#C28(Ti-70.0at.%Co-1.5at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 67
圖4-16合金試片#C29(Ti-55.0at.%Co-15.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 67
圖4-17合金試片#C15(Ti-15.0at.%Co-67.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 68
圖4-18合金試片#C19(Ti-17.0at.%Co-61.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 68
圖4-19合金試片#C10(Ti-27.0at.%Co-55.0at.%Ni) 800 oC的BEI影顯微組織與生成相 69
圖4-20合金試片#C23(Ti-55.0at.%Co-27.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 69
圖4-21合金試片#C12(Ti-71.0at.%Co-10.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 70
圖4-22合金試片#C14(Ti-72.0at.%Co-3.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 70
圖4-23合金試片#C26(Ti-11.0at.%Co-64.0at.%Ni) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 71
圖4- 25 Pt50Ag50 800oC擴散偶的BEI影像 72
圖4- 26 Ti/Pt50Ag50 800oC擴散偶的BEI影像 72
圖4- 27 Ti/Pt50Ag50800oC擴散偶的BEI影像 73
圖4- 28 Ti/Pt50Ag50800oC擴散偶的BEI影像 73
圖4-29 Ti/Pt80Ag20800oC擴散偶的BEI影像 74
圖4- 30 Ti/Pt10Ag90800oC擴散偶的BEI影像 74
圖4- 31 Ti/Pt10Ag90800oC擴散偶合金Pt10Ag90部分的BEI顯微組織及SEI顯微組織 75
圖4- 32 Ti/Pt10Ag90800oC擴散偶合金Pt10Ag90部分的BEI顯微組織及SEI顯微組織 75
圖4- 33 Ti/Pt10Ag90800oC擴散偶合金Pt10Ag90部分的BEI顯微組織 75
圖4-34熱處理前的Pt80Ag20合金試片部分經由EPMA面掃分析結果 76
圖4- 35 Ti/PtxAg100-x擴散路徑 76
圖4-36合金試片#P1(Ti-10.0at.% Pt -10.0at.% Ag) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 77
圖4-37合金試片#P1(Ti-15.0at.% Pt -15.0at.% Ag) 800 oC的BEI顯微組織與生成相 77
圖5-1 Ti/CoxNi100-x擴散路徑 78
圖5-2 TixCoyNi100-x-y合金試片的相平衡關係 78
圖5-3 Ti/CoxNi100-x擴散路徑及TixCoyNi100-x-y合金試片的相平衡關係 79
圖5-4 Ti-Co-Ni 800oC三元相圖 79
圖5-5 Ti/Co40Ni60800oC擴散偶的Ti(Co,Ni)、T及γ(Co,Ni)從左至右固溶度 80
圖5-6TixPtyAg100-x-y合金試片的相平衡關係 80
圖5-7合金試片#P3(Ti-20.0at.%Pt-20.0at.%Ag) 800 oC的BEI顯微組織 81
圖5-8合金試片#P4(Ti-27.5at.%Pt-27.5at.%Ag) 800 oC的BEI顯微組織 81
圖5-9合金試片#P5(Ti-37.5at.%Pt-37.5at.%Ag) 800 oC的BEI顯微組織 81
圖5-10合金試片#P6(Ti-47.5at.%Pt-47.5at.%Ag) 800 oC的BEI顯微組織 82

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