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研究生： 蘇子傑
Su, Tzu-Chieh
論文名稱： 添加鋁對鈦-鉬合金機械性質的影響
Effect of aluminum addition on mechanical properties of Ti-Mo alloys
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： 2006
畢業學年度： 94
語文別： 中文
論文頁數： 87
中文關鍵詞： 機械性質 、鈦鉬合金 、熱處理
外文關鍵詞： Ti-Mo alloy, mechanical property, heat treatment
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    • 本實驗添加3、5、7wt％的A到Ti-Mo合金中，利用各種不同時效，來探討鋁對其機械性質的影響。
    實驗結果顯示，隨著添加量的增加，固溶處理後的強度也隨之提升。有添加物的合金在低溫時效可抑制ω相析出使延性較佳，添加5、7wt％在超過500℃時效會有化合物析出使材料脆化。Ti-Mo合金在這三種熱處理下的強度和延性均優於有添加物的合金。

    Ti-Moalloy with addition of 3,5,7wt% A is investigated with some kinds of heat treatment.
    The result shows that the strength after solution treatment is increasing with the amount of addition.The alloy with addition can suppress ω phase precipitation,has batter ductility when aging at low temperature.When aging at the temperature above 500℃,the alloy with 5,7wt% additoin will precipitate compound,which will embrittle the alloy.Ti-Mo alloy has batter strength and ductility than the alloy with addition in all of heat treatment above.

    摘要 ……………………………………………………………… 1 Abstract ……………………………………………………………… 2 致謝 ……………………………………………………………… 3 總目錄 ……………………………………………………………… 4 圖目錄 ……………………………………………………………… 8 表目錄 ……………………………………………………………… 12 第一章 前言－鈦合金的應用……………………………………… 13 1-1 航空工業…………………………………………………… 13 1-1-1 軍用飛機…………………………………………………… 14 1-1-2 民用飛機…………………………………………………… 15 1-2 一般工業…………………………………………………… 16 1-2-1 石油、化工………………………………………………… 17 1-2-2 電力………………………………………………………… 17 1-2-3 海水淡化…………………………………………………… 18 1-3 鈦的新應用………………………………………………… 19 1-3-1 汽車………………………………………………………… 19 1-3-2 電腦………………………………………………………… 20 1-3-3 高爾夫球具………………………………………………… 21 1-3-4 生醫材料…………………………………………………… 25 1-3-4-1 Ni-Ti(NTSMA)形狀記憶合金開發與應用………………… 30 1-3-4-2 多孔Ni-Ti(PNT)合金生物活性材料製造頸、腰椎間融合器(Cage) ………………………………………………… 31 1-3-4-3 多孔鈦合金製造人工髖關節植體………………………… 31 1-3-4-4 多孔鈦合金塗層技術用於人工關節植體製造…………… 32 1-3-4-5 氫氧基磷灰石(HA)塗層技術用於鈦合金人工關節製造… 33 1-3-4-6 A1203陶瓷塗層技術用於鈦合金人工關節製造………… 34 1-3-4-7 氫氧基磷灰石－玻璃－鈦複合材料用於人工關節製造 35 1-3-4-8 鈦及其合金表面陽極氧化著色處理用於骨科器材、整形外科及牙科………………………………………………… 36 第二章 鈦合金理論簡介…………………………………………… 38 2-1 純鈦及鈦合金的相變化…………………………………… 38 2-1-1 α′、α′′、ω相………………………………………… 39 2-2 鈦合金的相圖與合金元素………………………………… 41 2-2-1 α穩定元素（α stabilizer）…………………………… 42 2-2-2 中性元素（neutral）……………………………………… 43 2-2-3 β穩定元素（β stabilizer）…………………………… 43 2-3 鈦合金的分類……………………………………………… 44 2-3-1 α鈦合金…………………………………………………… 45 2-3-2 α＋β鈦合金……………………………………………… 46 2-3-3 β鈦合金…………………………………………………… 47 2-4 雜質對鈦性質的影響……………………………………… 47 2-5 β鈦合金的熱處理………………………………………… 48 2-5-1 時效A……………………………………………………… 49 2-5-2 時效B……………………………………………………… 50 2-5-3 時效 C……………………………………………………… 50 2-6 研究目的…………………………………………………… 51 第三章 實驗步驟…………………………………………………… 52 3-1 實驗流程…………………………………………………… 52 3-2 合金材料及製備…………………………………………… 53 3-3 合金熔煉與鑄造測試……………………………………… 53 3-4 滾軋製程…………………………………………………… 56 3-5 試片規格及尺寸…………………………………………… 57 3-6 固溶處理…………………………………………………… 57 3-7 時效處理…………………………………………………… 57 3-8 X光繞射分析……………………………………………… 58 3-9 金相顯微組織觀察………………………………………… 58 3-10 拉伸測試…………………………………………………… 59 第四章 實驗結果與討論…………………………………………… 60 4-1 鑄造性分析………………………………………………… 60 4-2 XRD相分析與金相………………………………………… 61 4-2-1 固溶處理…………………………………………………… 61 4-2-2 時效A……………………………………………………… 61 4-2-3 時效B…………………………………………………… 61 4-3 拉伸機械性質………………………………………… 62 4-3-1 固溶處理…………………………………………………… 62 4-3-2 時效A……………………………………………………… 62 4-3-3 時效B……………………………………………………… 63 第五章 結論………………………………………………………… 83 第六章 參考文獻…………………………………………………… 84 圖目錄 圖2-1-1 鉬當量與β轉換溫度的關係……………………………… 38 圖2-1-2 metastable（ω＋β）（β´＋β）in βisomorphous phase diagram…………………………………………… 39 圖2-1-3 β、α´、α´´相的晶體結構…………………………… 40 圖2-1-4 （a）ω相Ti-16Mo 450℃時效48hr（b）β´相Ti-15.6Mo-6.6Al 350℃時效100hr……………………… 41 圖2-2-1 鈦的二元相圖……………………………………………… 42 圖2-3-1 βisomorphous相圖……………………………………… 45 圖2-5-1 Ti-10-2-3在β晶界的連續α層………………………… 49 圖2-5-2 升溫速率對β鈦合金析出機制的影響示意圖…………… 49 圖2-5-3 Beta21S （a）8hr 690℃+8hr 650℃（b）8hr 500℃+24hr 725℃（c）24hr 725℃…………………………………… 50 圖2-5-4 時效示意圖……………………………………………… 51 圖3-1-1 實驗流程圖………………………………………………… 52 圖3-3-1 CASTMATIC 鎔鍊鑄造機示意圖………………………… 55 圖3-3-2 鑄造性測試用銅模示意圖……………………………… 56 圖3-3-3 拉伸試片規格及尺寸…………………………………… 57 圖4-1-1 各類合金鑄造性測試…………………………………… 60 圖4-2-1 Ti-Mo合金添加鋁固溶處理後XRD相分析圖………… 64 圖4-2-2 Ti-Mo合金固溶處理後，在不同溫度時效ㄧ小時後的XRD相分析圖………………………………………… 64 圖4-2-3 Ti-Mo合金固溶處理後，在不同溫度時效ㄧ小時後的XRD相分析圖………………………………………… 65 圖4-2-4 Ti-Mo合金固溶處理後，在不同溫度時效ㄧ小時後的XRD相分析圖………………………………………… 65 圖4-2-5 Ti-Mo合金固溶處理後，在不同溫度時效ㄧ小時後的SEM圖（a）500℃ 1300X（b）500℃ 3000X （c）550℃ 1300X…………………………………… 66 圖4-2-6 Ti-Mo合金固溶處理後，在不同溫度時效ㄧ小時後的SEM圖（1300X）（a）500℃（b）550T℃…………… 67 圖4-2-7 Ti-Mo合金固溶處理後，在不同溫度時效一小時後的SEM圖（1300X）（a）500℃（b）550℃……………… 67 圖4-2-8 Ti-Mo合金固溶處理後，時效A的SEM圖（a）1300X（b）3000X；（c）3000X；（d）1200X…………………………… 68 圖4-2-9 Ti-Mo合金固溶處理後，時效A的SEM圖（a）1300X（b）3000X………………… 69 圖4-2-10 Ti-Mo合金固溶處理後，時效A的SEM圖（3000X）…… 69 圖4-3-1 滾壓後、900℃固溶5分鐘的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數…………………………………………… 70 圖4-3-2 滾壓後、900℃固溶5分鐘、450℃時效一小時的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數……………………… 71 圖4-3-3 滾壓後、900℃固溶5分鐘、500℃時效一小時的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數……………………… 72 圖4-3-4 滾壓後、900℃固溶5分鐘、550℃時效一小時的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數………………………… 73 圖4-3-5 滾壓後、900℃固溶5分鐘、600℃時效一小時的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數……………………… 74 圖4-3-6 滾壓後、900℃固溶5分鐘、時效A的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數……………………… 75 圖4-3-7 滾壓後、900℃固溶5分鐘、時效A的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數………… 76 圖4-3-8 滾壓後、900℃固溶5分鐘、時效A的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數………………… 77 圖4-3-9 滾壓後、900℃固溶5分鐘、時效A的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數………………… 78 圖4-3-10 滾壓後、不固溶直接時效的（a）拉伸強度和延性（b）拉伸彈性模數……………………………… 79 表目錄 表1-1 B777客機鈦的使用部位及材料…………………………… 15 表1-2 鈦合金在汽車中的應用部位……………………………… 19 表1-3 各種生醫鈦合金的機械性質……………………………… 29 表2-1 β穩定元素對β相的穩定能力…………………………… 44 表2-2 鈦的純度與硬度的關係…………………………………… 48 表4-1 本實驗各種合金鑄造性測試數據表……………………… 60 表4-2 本實驗各種合金機械性質數據表………………………… 80

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    下載圖示 校內：2016-08-15公開
    校外：2016-08-15公開
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