WC/Co超硬合金因擁有優秀硬度及耐磨性質，故廣泛應用於切削和鑽孔工具上，取代傳統高速鋼。
近年來為提升整體機械性質，除調配成分組成，亦著重製備奈米等級的WC粉末，製備方式可分為物理及化學法，常見的物理法為高能球磨法，有噪音汙染及耗能耗時等缺點；化學合成法雖可產生尺度更小粉末，但造成的環境汙染較嚴重，去年林敬翰學長所新開發的物理法「雙盤研磨法」來製作粉末，基本原理為利用雙磨盤施以一定壓力，使粉末產生碾磨細化的效果，結果發現此法確實可有效的細化粉末，但仍然有大顆粒混雜於細粉末的缺點。本研究針對此一缺點，對操作參數進行改良，即對漿料施予壓力，結果發現可避免先前洩壓操作的缺點。並探討各研磨參數對漿料研磨效果的影響。
本研究為提升粉末細化效果，針對機台結構做改善，結果發現第二代雙盤研磨機擁有較佳細化效果。最後，本研究針對此細化粉末進行傳統燒結，所得塊材擁有高硬度為1725 (HV30)，K1c為9.6 MNm^((-3)/2)，WC晶粒大小為0.883 μm，此值優於文獻硬度-K1c帶狀分佈曲線的上限，顯示第二代雙盤研磨機的成效。

誌謝 I
摘要 VII
目錄 VIII
圖目錄 XII
表目錄 XIX
壹、 前言 1
貳、 文獻回顧 3
2.1 超硬合金 3
2.1.1 超硬合金簡介 3
2.1.2 超硬合金之發展歷史 7
2.1.3 超硬合金的未來發展趨勢 12
2.2 影響超硬合金(WC/Co)機械性質的因素 16
2.3 粉末製造方式 24
2.3.1 高能球磨法 24
2.3.2 噴霧粉體製程 28
2.3.3 化學氣相反應合成法 31
2.4 燒結機制 32
2.4.1 固相燒結 32
2.4.2 液相燒結 35
2.5 燒結方式 42
2.5.1 傳統燒結法 42
2.5.2 熱均壓燒結法 43
2.5.3 火花電漿燒結法 46
2.5.4 高頻感應燒結法 49
2.5.5 微波燒結法 53
參、 實驗方式 59
3.1 實驗設計及流程 59
3.2 第一代雙盤研磨機之機台設計 61
3.3 粉末冶金製程 65
3.3.1 WC與Co的混和粉末之研磨、乾燥 65
3.3.2 過篩、生胚成形 65
3.3.3 脫脂、燒結 68
3.4 性質量測及其他分析 71
3.4.1 X-ray 繞射分析 71
3.4.2 SEM 微結構觀察及 EDS 分析 71
3.4.3 燒結試片緻密度量測 71
3.4.4 燒結試片硬度及韌性量測 72
3.4.5 粉末與燒結試片之粒徑分析 75
肆、 結果與討論 76
4.1 第一代雙盤研磨機之超硬合金粉末製備 76
4.1.1 不同循環研磨次數(cycle)對研磨效果的影響 76
4.1.2 不同輸送漿料壓力對研磨效果的影響 87
4.1.3 不同雙盤間壓力對研磨效果的影響 91
4.2 第一代雙盤研磨機之超硬合金塊材製備 98
4.2.1 最佳研磨參數之燒結試片的X光繞射分析 105
4.2.2 最佳研磨參數之燒結試片的微結構 109
4.2.3 最佳研磨參數之燒結試片的硬度與韌性分析 113
4.3 雙盤研磨法之機台改良 115
4.4 第二代雙盤研磨機之超硬合金粉末製備 119
4.4.1 石墨碳對研磨效果的影響 119
4.4.2 第一代與第二代雙盤研磨機台之研磨效果比較 126
4.5 第二代雙盤研磨機之超硬合金塊材製備 132
4.5.1 不同燒結成分的影響 140
4.5.2 不同燒結氣氛的影響 149
4.5.3 不同燒結溫度的影響 161
4.5.4 不同還原溫度的影響 169
4.6 雙盤研磨法與文獻中WC超硬合金之比較 176
伍、 結論 182
陸、 本研究貢獻 185
柒、 建議未來研究方向 186
捌、 參考文獻 187

[1] W. Stevenson, Metals Handbook 9th ed., ASM, Ohio,7, 1985, pp.773.
[2] J. Culp, D. Huffman, R.J. Henry, Metals Handbooks,Desk ed., ASM, Ohio, 1985, p. 18-1.
[3] 陳羽辰,“WC與Al0.5CoCrCuFeNi燒結超硬合金之製程與機械性質研究”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文 (2004).
[4] 鄭家沐,“TiC與Al0.5CoCrCuFeNi燒結瓷金之製程與機械性質研究”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文 (2005).
[5] 黃聖閔,“TiC與Co1.5CrFeNi1.5Ti0.5燒結瓷金之製程與機械性質研究”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文 (2006).
[6] 葉欲安,“多元高熵碳化物合成及其燒結瓷金之開發研究”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文 (2010).
[7] 蔡佩臻,“多元高熵碳化物(MoNbTiWZr)C及其瓷金的開發研究”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文 (2011).
[8] D. Mari, Encyclopedia of Materials: Science and Technology, Elsevier Science Ltd., Amsterdam, (2001).
[9] H. Exner, International Materials Reviews, 4 (1979) pp. 149-173.
[10] W. Stevenson, Metals Handbook 9th ed., ASM, Ohio,3, 1985, p. 453.
[11] P. Ettmayer, W. Lengauer, Powder Metall. Int., 21 (1989) pp. 37-38.
[12] A. Upadhyaya, D. Sarathy, G. Wagner, Materials & Design, 22 (2001) pp. 511-517.
[13] H.-O. Andren, Materials chemistry and physics, 67 (2001) pp. 209-213.
[14] F. Akhtar, I.S. Humail, S. Askari, J. Tian, G. Shiju, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 25 (2007) pp. 405-410.
[15] B. Mills, Journal of materials processing technology, 56 (1996) pp. 16-23.
[16] W. Stevenson, Metals Handbook 9th ed., ASM, Ohio,7, 1985, p. 978.
[17] V.A. Tracey, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 11 (1992) pp. 137-149.
[18] W.D. Schubert, A. Bock, B. Lux, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 13 (1995) pp. 281-296.
[19] Z.Z. Fang, X. Wang, T. Ryu, K.S. Hwang, H.Y. Sohn, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 27 (2009) pp. 288-299.
[20] K. Narasimhan, S.P. Boppana, D.G. Bhat, Wear, 188 (1995) pp. 123-129.
[21] Y.L. Su, S.H. Yao, Z.L. Leu, C.S. Wei, C.T. Wu, Wear, 213 (1997) pp. 165-174.
[22] X. Ren, H. Miao, Z. Peng, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, (2013).
[23] S.I. Cha, S.H. Hong, G.H. Ha, B.K. Kim, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 19 (2001) pp. 397-403.
[24] L.E. McCandlish, B.H. Kear, S.J. Bhatia, Google Patents, 1994.
[25] B. Kim, G. Ha, G. Lee, D. Lee, Nanostructured Materials, 9 (1997) pp. 233-236.
[26] 蘇英源, 郭金國, 粉末冶金學, 全華圖書股份有限公司, 2001, p. 7-19.
[27] S. Luyckx, A. Love, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 24 (2006) pp. 75-79.
[28] V.T. Golovchan, N.V. Litoshenko, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 21 (2003) pp. 241-244.
[29] J. Poetschke, V. Richter, R. Holke, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 31 (2012) pp. 218-223.
[30] C. Morton, D. Wills, K. Stjernberg, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 23 (2005) pp. 287-293.
[31] M. Mahmoodan, H. Aliakbarzadeh, R. Gholamipour, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21 (2011) pp. 1080-1084.
[32] X. Wang, Z.Z. Fang, H.Y. Sohn, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 26 (2008) pp. 232-241.
[33] O. Seo, S. Kang, E.J. Lavernia, Materials Transactions, 44 (2003) pp. 2339-2345.
[34] C. Pang, J. Luo, Z. Guo, Rare Metals, 30 (2011) pp. 183-188.
[35] A. Jaroenworaluck, T. Yamamoto, Y. Ikuhara, T. Sakuma, T. Taniuchi, K. Okada, T. Tanase, Journal of materials research, 13 (1998) pp. 2450-2452.
[36] H.R. Lee, D.J. Kim, N.M. Hwang, D.Y. Kim, Journal of the American ceramic society, 86 (2003) pp. 152-154.
[37] R. Sadangi, L. McCandlish, B. Kear, P. Seegopaul, Advances in powder metallurgy and particulate materials, 1 (1998) pp. 1-51.
[38] 蘇英源, 郭金國, 粉末冶金學, 全華圖書股份有限公司, 2001, p. 7-22.
[39] S.K. Bhaumik, G.S. Upadhyaya, M.L. Vaidya, Materials Characterization, 28 (1992) pp. 241-249.
[40] 曾培原,“TiC與Co1.5CrFeNi1.5TiNb0.1V0.1燒結超硬合金之開發研究”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文 (2009).
[41] M. Enayati, G. Aryanpour, A. Ebnonnasir, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 27 (2009) pp. 159-163.
[42] C. Suryanarayana, Progress in materials science, 46 (2001) pp.1-184.
[43] Z. Fang, J.W. Eason, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 13 (1995) pp. 297-303.
[44] J. Kim, B. Kim, Scripta materialia, 50 (2004) pp. 969-972.
[45] J. Hojo, T. Oku, A. Kato, Journal of the Less-Common Metals, 59 (1978) pp. 85-95.
[46] M.N. Rahaman, Ceramic Processing and Sintering, M. Dekker, Inc. 270 Madison Avenue, New York.
[47] 伍祖璁, 黃錦鐘, 粉末冶金, 高立圖書有限公司, 1996, p. 171.
[48] R.M. German, P. Suri, S.J. Park, Journal of materials science, 44 (2009) pp. 1-39.
[49] R.M. German, S. Farooq, C. Kipphut, Materials Science and Engineering: A, 105 (1988) pp. 215-224.
[50] D.A. Porter, K.E. Easterling, Phase Transformation in Metals and Alloys 2nd ed., Nelson Thornes, U. K., 1992, pp. 314.
[51] M. Oghbaei, O. Mirzaee, Journal of Alloys and Compounds, 494 (2010) pp. 175-189.
[52] H.C. Kim, D.Y. Oh, I.J. Shon, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 22 (2004) pp. 197-203.
[53] C. Wei, X. Song, J. Fu, X. Liu, Y. Gao, H. Wang, S. Zhao, Materials Science and Engineering: A, (2012).
[54] G.S. Upadhyaya, Cemented tungsten carbides: production, properties and testing, Westwood, New Jersey, U. S. A., 1998, p. 123.
[55] G.S. Upadhyaya, Cemented tungsten carbides: production, properties and testing, Westwood, New Jersey, U. S. A., 1998, p. 129.
[56] S.I. Cha, S.H. Hong, B.K. Kim, Materials Science and Engineering a-Structural Materials Properties Microstructure and Processing, 351 (2003) pp. 31-38.
[57] G. Maizza, S. Grasso, Y. Sakka, T. Noda, O. Ohashi, Science and Technology of Advanced Materials, 8 (2007) pp. 644-654.
[58] F. Deorsola, D. Vallauri, G. Ortigoza Villalba, B.D. Benedetti, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 28 (2010) pp. 254-259.
[59] S.G. Huang, L. Li, K. Vanmeensel, O. Van der Biest, J. Vleuges, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 25 (2007) pp. 417-422.
[60] R. Orrù, R. Licheri, A.M. Locci, A. Cincotti, G. Cao, Materials Science and Engineering: R: Reports, 63 (2009) pp. 127-287.
[61] H. Kessel, J. Hennicke, R. Kirchner, T. Kessel, FCT Systeme GmbH, Rauenstein, Germany, (2010).
[62] K. Rodiger, K. Dreyer, T. Gerdes, M. Willert-Porada, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 16 (1998) pp. 409-416.
[63] D. Lynn Johnson, Ceramics International, 17 (1991) pp. 295-300.
[64] E. Gonzalez, G. Piermarini, Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology, Academic Press, San Diego, (1999) pp. 215-249.
[65] 蘇英源, 郭金國, 粉末冶金學, 全華圖書股份有限公司, 2001, p. 4-7.
[66] 林敬翰,“雙盤研磨法製備超硬合金的開發”, 國立清華大學材料科學工程研究所碩士論文 (2012).
[67] W. Schubert, H. Neumeister, G. Kinger, B. Lux, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 16 (1998) pp. 133-142.
[68] W. Stevenson, Metals Handbook 9th ed., ASM, Ohio,3, 1985, p. 457.
[69] W.S. Rasband, Image J, U.S. National institute of Health, Bethesda, Maryland,http://rsb.nih.org/ij/, 1997-2006
[70] 汪建民, 朱秋龍, 粉末冶金, 中華民國粉末冶金協會, 1991, p. 190.
[71] A. Kurlov, A. Gusev, International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 32 (2012) pp. 51-60.
[72] F. Ribeiro, R. Dalla Betta, G. Guskey, M. Boudart, Chemistry of Materials, 3 (1991) pp. 805-812.
[73] J. Brillo, H. Kuhlenbeck, H.J. Freund, Surface Science, 409 (1998) pp. 199-206.
[74] B. Roebuck, E. Almond, International Materials Reviews, 33 (1988) pp. 90-112.