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研究生：	黃政杰 Huang, Jheng-Jie
論文名稱：	鑄造Ti-7.5Mo合金熱處理後結構及性質研究 Study of heat treatment on structure and properties of cast Ti-7.5Mo alloy
指導教授：	陳瑾惠 Chern Lin, Jiin-Huey 朱建平 Ju, Chien-Ping
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 材料科學及工程學系 Department of Materials Science and Engineering
論文出版年：	2011
畢業學年度：	99
語文別：	中文
論文頁數：	78
中文關鍵詞：	鈦鉬合金、α
外文關鍵詞：	Ti-Mo alloy, α
相關次數：	點閱：102 下載：1
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本實驗中，對於鑄造後為α"相的Ti-7.5Mo合金進行不同強化處理，主要目的為保持足夠延性而獲得最高的機械強度。實驗分成三個部份討論：第一部份為強化處理條件A。第二部份為強化處理條件B。第三部份為強化處理條件C。
均質處理條件下有最低降伏強度491MPa，最低彈性模數70GPa，拉伸強度887MPa，延性27%，結晶結構為α"相。強化處理條件B4有最高降伏強度1291MPa、最高拉伸強度1370MPa，彈性模數124GPa，但是延性只有1.1%，結晶結構為α'+β相。強化處理條件A3有最優異的機械性質組合，降伏強度973MPa、拉伸強度1133MPa、延性10.6%、彈性模數101GPa，結晶結構為α"相。

In this study, cast α" phase Ti-7.5Mo alloy processed different strengthening treatment, expect to maintain sufficient ductility and obtain the highest mechanical strength as the main purpose. The experiment is divided into three parts : The first part is strengthening treatment condition A. The second part is strengthening treatment condition B. The third part is strengthening treatment condition C.
Homogenizing treatment condition has the lowest yield strength 491MPa, the lowest elastic modulus 70GPa, tensile strength 887MPa, ductility 27% and crystal structure is α" phase. Strengthening treatment condition B4 has the highest yield strength 1291MPa, the highest tensile strength 1370MPa, elastic modulus 124GPa, but ductility only 1.1% and crystal structure is α'+β phase. Strengthening treatment condition A3 has outstanding combination of mechanical properties, yield strength 973MPa, tensile strength 1133MPa, ductility 10.6%, elastic modulus 101GPa and crystal structure is α" phase.

總目錄
摘要	I
Abstract	II
誌謝	III
第一章 前言	1
1-1 元素鈦的介紹	1
1-1-1 鈦的發現	1
1-1-2 鈦的礦藏	2
1-1-3 鈦的化學性質	3
1-1-4 鈦的物理性質	4
1-2 鈦的製備技術	5
1-2-1 Hunter process	5
1-2-2 Crystal bar process	6
1-2-3 Kroll process	7
1-2-4 FFC Cambridge process	8
1-3 純鈦及其合金的應用	10
1-4 鈦的全球市場概況	14
1-5 研究背景	16
第二章 文獻回顧	17
2-1 生醫材料的介紹	17
2-2 金屬類外科植入材料的發展	23
2-3 鈦合金的相組成與性質	26
2-3-1 平衡相 (α、β相)	27
2-3-2 非平衡相 (α'、α"、ω相)	32
2-4 商用及研究中外科植入鈦合金整理	37
2-5 應力遮蔽效應	42
2-6 研究目的	44
第三章 實驗步驟及方法	45
3-1 實驗流程	45
3-2 合金材料及製備	46
3-3 合金熔煉及設備	47
3-4 合金鑄造	48
3-5 試片切割	48
3-6 拉伸測試	49
3-7 X光繞射相分析	50
3-8 金相組織觀察	51
3-9 掃描式電子顯微鏡觀察	52
3-10 微硬度測試	53
第四章 實驗結果與討論	54
4-1 拉伸強度及拉伸彈性模數	54
4-2 合金相組成	58
4-3 金相觀察	62
4-4 微硬度測試	66
4-5 SEM破斷面觀察	69
第六章 結論	76
第七章 參考資料	77


表目錄

表1-1 鈦、鐵、鋁物理性質整理	4
表1-2 ASTM規範純鈦和部份鈦合金的成份及性質	10
表1-3 純鈦及其合金的應用(蔡幸甫，1999)	13
表1-4 全球海綿鈦主要生產廠商	14

表2-1 生醫材料分類及應用(Block et al., 1997)	22
表2-2 316L、Co-Cr-Mo、Ti-6Al-4V ELI資料整理	25
表2-3 常見的鈦合金α相穩定元素	28
表2-4 常見的鈦合金β相穩定元素	31
表2-5 二元鈦合金α'/α"相變化成份界限(Bagariatskii, 1959)	33
表2-6 鈦鉬合金α'、α"、ω相的Mo含量範圍	35
表2-7 目前商用及研究中的鈦合金性質比較表	40
表2-8 目前商用鈦合金的規範整理	41
表2-9 人體骨的機械性質	43

表3-1 材料成份規格	46


圖目錄

圖1-1 鈦的重要礦源分佈數據(USGS, 2011)	2
圖1-2 Crystal bar process 示意圖以及產品	6
圖1-3 Kroll process 流程圖	7
圖1-4 FFC Cambridge process 流程圖	8
圖1-5 VAR法的流程圖	9
圖1-6 2002~2015年全球鈦金屬需求趨勢(TOHO Titanium Co., Ltd. )	15

圖2-1 純金屬的細胞毒性(Steinemann, 1977)	18
圖2-2 1.骨板 2.錐體護架 3.髖關節 4.骨釘 5.膝關節 6.人工牙根	19
圖2-3 BCC、HCP 結晶結構變化的Burger’s機構(Nishiyama, 1978)	26
圖2-4 鈦合金 (a) Simple peritectic (b) β-peritectoid的平衡相圖	27
圖2-5 鈦合金 (a) β-isomorphous (b) β-eutectoid的平衡相圖	29
圖2-6 Ti-Mo二元相圖(Murray, 1986)	31
圖2-7 二元鈦合金e/a比和非平衡相溫度示意圖	32
圖2-8 鈦合金中ω相的析出區間(J. R. Williams, 1971)	35
圖2-9 β相轉變成ω相示意圖	36

圖3-1 實驗流程圖	45
圖3-2 日本Iwatani公司商用牙科熔煉鑄造機外觀	47
圖3-3 鑄造用石墨模具規格	48
圖3-4 拉伸試片形狀與規格	48
圖3-5 日本Shimadzu公司動態疲勞試驗機	49
圖3-6 日本Rigaku公司X-Ray diffractometer外觀	50
圖3-7 德國Leica公司光學顯微鏡外觀	51
圖3-8 荷蘭Philips公司FE-SEM外觀	52
圖3-9 日本Matsuzawa公司微硬度試驗機外觀	53

圖4-1 強化處理條件A的拉伸強度、延性、彈性模數	55
圖4-2 強化處理條件B的拉伸強度、延性、彈性模數	56
圖4-3 強化處理條件C的拉伸強度、延性、彈性模數	57
圖4-4 強化處理條件A的XRD圖	59
圖4-5 強化處理條件B的XRD圖	60
圖4-6 強化處理條件C的XRD圖	61
圖4-7 強化處理條件A的金相照片	63
圖4-8 強化處理條件B的金相照片	64
圖4-9 強化處理條件C的金相照片	65
圖4-10 強化處理條件A的硬度值	67
圖4-11 強化處理條件B的硬度值	67
圖4-12 強化處理條件C的硬度值	68
圖4-13 強化處理條件A破斷面的SEM照片	71
圖4-14 強化處理條件B破斷面的SEM照片	73
圖4-15 強化處理條件C破斷面的SEM照片	75


                                    

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