CoCrFeMnNi等莫耳比高熵合金，在各種溫度區間皆為單FCC相結構，其疊差能低，因此在低溫時易生成奈米變形雙晶，使其強度、延性、加工硬化率大幅提升，惟其室溫硬度僅120 HV，使應用受到限制。因此本實驗希望透過加入Al促進第二相的析出達到強化，並觀察系統性在此合金中添加Al搭配不同熱處理對其微結構與性質之影響。
AlxCoCrFeMnNi(x=0~1)其鑄造態隨著Al含量上升，合金會從單FCC相中生成富NiAl的有序BCC相，在Al0.6及Al0.7會生成奈米級豆腐干狀析出物，使硬度上升，至Al0.8後生成spinodal板層狀結構，硬度提升趨緩。整體相組成隨Al添加由FCC-->FCC+BCC-->BCC。
AlxCoCrFeMnNi(x=0~1)經過1100°C六小時均質化水淬後，隨著Al含量上升，合金亦生成富NiAl的有序BCC相，在Al0.7後可發現富Cr之無序BCC相生成，此外可看到有序BCC相中有奈米級白色球狀析出相，FCC相中亦有奈米級有序BCC相之析出。整體相組成隨Al添加由FCC-->FCC+BCC-->BCC。硬度上升，由Al0的121 HV上升至Al1.0的498 HV。
AlxCoCrFeMnNi(x=0~1)經過1100°C六小時均質化爐冷後，隨著Al含量上升，合金亦生成富NiAl的有序BCC相，在Al0.8後可發現富CrFe之sigma相，成因為原本無序BCC中的黑相，吸收了周圍的NiAl成分而變大使周圍變成極富Cr的區域。整體相組成隨Al添加由FCC-->FCC+BCC-->FCC+BCC+sigma-->BCC+sigma。硬度呈上升趨勢，並在Al1.0達本實驗最高之硬度值675HV。
由硬度及相的演變可發現此合金各相之強化效果順序為sigma 相> 奈米結構 > BCC > FCC。
均質化水淬的合金經DTA熱分析結果顯示初加入低熔點的Al會使整體合金熔點下降，至Al1.0產生較多強鍵結的NiAl相，合金熔點才提高。Al0.8及Al1.0之吸熱峰及放熱峰顯示sigma相約在600°C析出而在1000°C回溶。
將1100°C 6h均質化水淬之Al0.2試片，滾壓至加工量達85%，進行不同溫度及時間之退火，發現至900°C才發生再結晶之現象，遠高於一般金屬之再結晶溫度，可歸因於高熵合金的緩慢擴散效應，與CoCrFeMnNi相比則顯示Al原子的固溶使合金扭曲程度提升，進而使再結晶驅動力減少。此外，試片中存在大量的退火雙晶，亦能使強化效果提高。

致 謝
Abstract
摘 要 I
目 錄 III
圖目錄 VII
表目錄 XIV
壹、前 言 1
貳、文獻回顧 3
2.1 緣起 3
2.2 高熵合金的定義 [3] 4
2.3 高熵合金之特點 4
2.4 Spinodal decomposition [7] 11
2.5 FCC晶體變形系統 14
2.5.1 FCC晶體滑移系統 14
2.5.2 湯木森四面體 (Thompson’s Tetrahedron) 15
2.5.3 部分差排 16
2.5.4 Lomer-Cottrell Barrier 18
2.5.5 疊差 [8] 19
2.5.6 疊差能 [9] 20
2.6 σ相簡介 21
2.7 晶粒成長 [12] 24
2.8 Hall-Petch方程式 [14, 15] 26
2.9 高熵合金塊材之研究現況 26
2.10 本研究之目的 35
參、實驗步驟 37
3.1 合金製備及實驗流程 37
3.1.1 合金成分設計 37
3.1.2 實驗流程 41
3.2 實驗試片之製備 41
3.2.1 真空電弧熔煉 41
3.2.2 均質化水淬 42
3.2.3 均質化爐冷 42
3.2.4 冷滾壓 43
3.3 硬度量測 43
3.4 X-ray繞射分析 43
3.5 掃描式電子顯微鏡(SEM) 43
3.6 DTA熱分析 44
3.7 蝕刻 44
肆、結果與討論 45
4.1 AlxCoCrFeMnNi合金(x=0~1.0)鑄造態之基本性質與微結構 45
4.2 AlxCoCrFeMnNi合金(x=0~1.0)均質化水淬態之基本性質與微結構 61
4.3 AlxCoCrFeMnNi合金(x=0~1.0)均質化爐冷態之基本性質與微結構 80
4.4 各成分合金綜合之比較 100
4.5 合金之DTA熱分析 102
4.6 AlxCoCrFeMnNi合金均質化水淬態之滾壓結果 103
4.7 晶粒成長 105
伍、結 論 119
陸、本研究之貢獻 123
柒、建議未來研究工作 124
捌、參考文獻 125

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