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藉由in-situ析出富Ta相對鋯基金屬玻璃複合材機械性質及熱之研究

為了解決alloya試色的問題，作者潘岱進 這樣論述：

最近有數種塊狀金屬玻璃被開發，其中鋯基塊狀金屬玻璃被視為最具前途的材料之一，因為它的優越性質，例如：高強度、高硬度、超過2%的彈性應變、和耐磨耗性等性質，因而吸引大眾廣泛的注意。然而monolithic 的塊狀金屬玻璃在受壓縮負載下，通常會在玻璃轉換溫度前造成高度地不均勻塑性變形因而造成破壞。因此學者提出二種主要的方法來解決低塑性變形量的問題，第一種為在塊狀金屬玻璃基地in-situ析出結晶相，另一種則是藉由外加顆粒或微米多孔性顆粒到塊狀金屬玻璃基地中。In-situ 複合材較ex-situ方法受關注，是因為試片準備方便且可藉由成份調整或改變冷卻速率來獲得較小的結晶析出物。此研究藉由suct

ion-casting方法，成功製得直徑2~3mm不同成份的塊狀金屬玻璃複合材之圓棒材，後序藉由DSC、XRD、SEM、TEM等儀器來有系統地探討分析The Zr53Cu30-xNi9Al8Tax (x =0,2, 4, 6, 8)各成份的熱性質及機械性質。熱性質分析方面：從玻璃形成能力指標γ和γm，Zr53Cu22Ni9Al8Ta8 合金的BMCGs具最佳的數值(γ=0.428和γm=0.768)。當Ta添加初期，Zr53Cu30-xNi9Al8Tax合金的活化能會先遞減，並隨著後續Ta含量增加到8at%時，活化能又回到接近基材塊狀金屬玻璃的數值，這也暗示著Zr53Cu22Ni9Al8Ta8

合金比其它成份擁有較佳的熱穩定性。顯微結構分析方面：Zr53Cu30-xNi9Al8Tax (x =0,2, 4, 6, 8)各合金成份在XRD分析下，低角度(2θ=300~500)之間都具有一寬廣繞射峰，但除了高強度的BCC結構之富Ta相外，未發現其它明顯結晶峰產生(Ta≧4at%)。藉由SEM觀察各合金成份的金相，發現Zr53 Cu22Ni9Al8Ta2非晶合金在基地中只有少量的奈米級富Ta析出相分佈，並隨著Ta含量逐漸增加析出的體積百分率也明顯增加，此時大小約為10~30μm的富Ta析出物會均勻的分佈於非晶基地中。直徑3mm的Zr53Cu22Ni9Al8Ta8合金在TEM分析下，可觀察到

尺寸約為20~80nm之間的奈米析出相分佈於非晶基地中，同時再藉由奈米電子束繞射來鑑定這些奈米級的析出物，確實為BCC結構之富Ta相(晶格常數約為0.3332nm)。機械性質分析:Zr53Cu30-xNi9Al8Tax各合金的硬度值大約570~590(Hv)之間，顯示Ta析出物對整體硬度值影響不明顯。在壓縮測試下，各合金的的降伏強度數值介於1720~1760MPa之間，另一方面塑性變形量隨著Ta含量增加而有明顯的遞增趨勢，且當Ta含量為8at%時，直徑2mm的圓棒材更高達30%以上的塑性變形量。Zr53Cu22Ni9Al8Ta8合金的壓縮試片，呈現vein-like pattern和highl

y rough regions二種不同形態的破斷表面形貌。最終因富Ta析出物均勻分佈於非晶基地中，使得這些析出相在非晶基材扮演成網狀系統的角色，將局部高密度的shear banding分散到許多獨立小區域，避免整個試片被直接剪切過後而造成破壞，塑性因而大幅度的被改善。