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史賓諾多新沃斯田鐵型鐵錳鋁碳合金之軋板和鑄件氮化處理、相變化、機械性質與抗腐蝕性研究
(2016)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
史賓諾多新沃斯田鐵型鐵錳鋁碳合金之軋板和鑄件氮化處理、相變化、機械性質與抗腐蝕性研究
(2014)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
史賓諾多新沃斯田鐵型鐵錳鋁碳合金之軋板和鑄件氮化處理、相變化、機械性質與抗腐蝕性研究
(2015)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
五十年來γ-FeMnAlC合金研究均集中在0.7≦C≦1.3wt.%，固溶狀態(SHT)為單一γ相。眾多學者發現，經550℃ 15~16小時時效可得最佳強度和延性組合(Y.S.:1094MPa, El.:26%)，強化因細密κ'-carbides 時效時在γ內析出。近年來，我們發現1.5≦C≦2.0wt.% FeMnAlC在淬火過程中藉史賓諾多相分解（Spinodal Decomposition;SD）在γ內產生緻密奈米級κ'(~10nm)。此重大發現在學術和應用上均有豐碩成果：(1)SHT下已有κ'-carbides，經450℃ 9~12小時時效，其 YS: 1119~1423MPa,和El: 40.3~25.8%。在相同El下，強度比C≦1.3wt.%高30%；且強度和延性組合遠超過2012年美國能源部和鋼鐵協會宣佈 2017~2025年欲達到的第三代高強度鋼材(3GAHSS)之強度和延性組合。(2)首度發現：多晶金屬「Bursting Dislocation Nucleation」之塑性變形機制。(3)首度觀察到Taylor lattice原子排列影像。 (4)2010~2012年成功開發前所未有「高強度、高延展性以及高耐腐蝕性鐵錳鋁碳合金」2012年申請台灣、大陸和美國專利；此專利已技轉成立新公司。表面硬度、基材強度和延性及耐腐蝕性均遠優於經最佳氮化後各類合金鋼、不銹鋼、工具模具鋼。(5)技轉高爾夫球桿，其中Power BILT 品牌，2007年獲日本最佳鐵桿金質獎。(6)2009年製作國防部「高性能防護鋼板」，遠高最新抗彈FJ(SS109)規範。本計畫第一至第三年主要研究目標分別：(1)探討SD-FeMnAlC合金最佳離子和氣體氮化條件； (2)SD-FeMnAlC基材和經最佳氮化處理後之低溫機械性質，和(3)SD-FeMnAlC鑄件經熱處理和氮化處理後之各種性質。其詳細請參考本計畫研究目的內容。
史賓諾多新沃斯田鐵型鐵錳鋁碳和鐵錳鋁鉻碳合金之相變化、機械性質與抗腐蝕性質研究
(2013)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
前人研究γ-FeMnAlC合金均集中在0.7≦C≦1.3wt%，固溶狀態(SHT)為單一γ相，強度小。眾多學者發現，經550℃ 15~16小時時效可得最佳強度和延性組合(Y.S.:1094MPa, El.:26%),強化因細微(Fe,Mn)3AlC(κ')碳化物時效時在γ內析出。近年來，我們研究1.8~2.0wt%FeMnAlC，發現大量奈米級κ'(~11nm)在淬火過程中藉史賓諾多相分解（Spinodal Decomposition;S.D）在γ內產生。此合金我們命名為＂Femac＂。Femac在S.H.T.下已有κ'，經較低溫450℃ 12小時時效，其 Y.S:1423MPa和El:25.8%。在相同El下，強度比C≦1.3wt.%提高達30%。Femac技轉生產Power BILT 品牌，獲日本2006-2007年最佳鐵桿金質獎，2009年製作國防用「高性能防護薄鋼板」，通過最新抗彈FJ(SS109)規範。在淬火中即有S.D產生，是我們首度發現，至今尚未有S.D曲線。計劃第一年將分別建立1.4≤C≤2.0wt.%及2.5≤Al≤15wt.%之S.D曲線，並探討淬火和350~500℃時效後相變化與機械性質。 C≦1.3wt.%之γ-FeMnAlCrC，在S.H.T.下在3.5%NaCl中抗蝕優於麻田散鐵不鏽鋼(M.S.S.)。γ-FeMnAlCrC在S.H.T.強度小，需時效增強。但550℃時效，會有Cr-carbide析出，耐蝕性劣化。計劃第二年將利用巧妙合金設計，於S.D.型Femac中添加鉻，探討淬火和低溫300~450℃時效後之相變化、機械性質和3.5%NaCl耐蝕性。 M.S.S表面氮化後在不同酸液中抗蝕性遠優於304和316S.S。Femac富含Al，更易表面氮化。計劃第三年將機械性質優異的Femac，經SHT後，於350~500℃進行既氮化又時效處理。預期可獲高強度、高韌性和高耐蝕性之突破性合金。
史賓諾多新沃斯田鐵型鐵錳鋁碳和鐵錳鋁鉻碳合金之相變化、機械性質與抗腐蝕性質研究
(2012)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
前人研究γ-FeMnAlC合金均集中在0.7≦C≦1.3wt%，固溶狀態(SHT)為單一γ相，強度小。眾多學者發現，經550℃ 15~16小時時效可得最佳強度和延性組合(Y.S.:1094MPa, El.:26%),強化因細微(Fe,Mn)3AlC(κ')碳化物時效時在γ內析出。近年來，我們研究1.8~2.0wt%FeMnAlC，發現大量奈米級κ'(~11nm)在淬火過程中藉史賓諾多相分解（Spinodal Decomposition;S.D）在γ內產生。此合金我們命名為＂Femac＂。Femac在S.H.T.下已有κ'，經較低溫450℃ 12小時時效，其 Y.S:1423MPa和El:25.8%。在相同El下，強度比C≦1.3wt.%提高達30%。Femac技轉生產Power BILT 品牌，獲日本2006-2007年最佳鐵桿金質獎，2009年製作國防用「高性能防護薄鋼板」，通過最新抗彈FJ(SS109)規範。在淬火中即有S.D產生，是我們首度發現，至今尚未有S.D曲線。計劃第一年將分別建立1.4≤C≤2.0wt.%及2.5≤Al≤15wt.%之S.D曲線，並探討淬火和350~500℃時效後相變化與機械性質。 C≦1.3wt.%之γ-FeMnAlCrC，在S.H.T.下在3.5%NaCl中抗蝕優於麻田散鐵不鏽鋼(M.S.S.)。γ-FeMnAlCrC在S.H.T.強度小，需時效增強。但550℃時效，會有Cr-carbide析出，耐蝕性劣化。計劃第二年將利用巧妙合金設計，於S.D.型Femac中添加鉻，探討淬火和低溫300~450℃時效後之相變化、機械性質和3.5%NaCl耐蝕性。 M.S.S表面氮化後在不同酸液中抗蝕性遠優於304和316S.S。Femac富含Al，更易表面氮化。計劃第三年將機械性質優異的Femac，經SHT後，於350~500℃進行既氮化又時效處理。預期可獲高強度、高韌性和高耐蝕性之突破性合金。
史賓諾多新沃斯田鐵型鐵錳鋁碳和鐵錳鋁鉻碳合金之相變化、機械性質與抗腐蝕性質研究
(2011)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
前人研究γ-FeMnAlC合金均集中在0.7≦C≦1.3wt%，固溶狀態(SHT)為單一γ相，強度小。眾多學者發現，經550℃ 15~16小時時效可得最佳強度和延性組合(Y.S.:1094MPa, El.:26%),強化因細微(Fe,Mn)3AlC(κ')碳化物時效時在γ內析出。近年來，我們研究1.8~2.0wt%FeMnAlC，發現大量奈米級κ'(~11nm)在淬火過程中藉史賓諾多相分解（Spinodal Decomposition;S.D）在γ內產生。此合金我們命名為＂Femac＂。Femac在S.H.T.下已有κ'，經較低溫450℃ 12小時時效，其 Y.S:1423MPa和El:25.8%。在相同El下，強度比C≦1.3wt.%提高達30%。Femac技轉生產Power BILT 品牌，獲日本2006-2007年最佳鐵桿金質獎，2009年製作國防用「高性能防護薄鋼板」，通過最新抗彈FJ(SS109)規範。在淬火中即有S.D產生，是我們首度發現，至今尚未有S.D曲線。計劃第一年將分別建立1.4≤C≤2.0wt.%及2.5≤Al≤15wt.%之S.D曲線，並探討淬火和350~500℃時效後相變化與機械性質。 C≦1.3wt.%之γ-FeMnAlCrC，在S.H.T.下在3.5%NaCl中抗蝕優於麻田散鐵不鏽鋼(M.S.S.)。γ-FeMnAlCrC在S.H.T.強度小，需時效增強。但550℃時效，會有Cr-carbide析出，耐蝕性劣化。計劃第二年將利用巧妙合金設計，於S.D.型Femac中添加鉻，探討淬火和低溫300~450℃時效後之相變化、機械性質和3.5%NaCl耐蝕性。 M.S.S表面氮化後在不同酸液中抗蝕性遠優於304和316S.S。Femac富含Al，更易表面氮化。計劃第三年將機械性質優異的Femac，經SHT後，於350~500℃進行既氮化又時效處理。預期可獲高強度、高韌性和高耐蝕性之突破性合金。
合金元素對高比強度、高延展性之低密度鐵鋁錳基不銹鋼的相變化、機械性質及腐蝕行為的影響之研究
(2007)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系(所)
鋁、鎂、鈦輕金屬主要因為具有較碳鋼高的比強度，在應用上可節省許多重量，因此近年來受到相當的重視。本研究群在過去的研究中，除了在相變化學術研究上有多項重要發現，開發出鐵鋁錳熱軋合金鋼板八國專利外，在近一、二年間成功開發出一種新的低密度不鏽鋼-"鐵鋁錳基不鏽鋼"，並且具有較大部分鋁、鎂輕金屬合金高的比強度以及與沃斯田鐵不鏽鋼相近的高延展性，鐵鋁錳基不鏽鋼的比強度與延展性分別在150~190 Mpa/(g/cm3)以及20~60%之間。本研究群之所以能成功開發出在試驗室溫度35℃，飽和空氣桶溫度 47℃，5%鹽水濃度條件下，通過48 小時鹽霧測試後不生鏽的低密度鐵鋁錳基不鏽鋼，在於開發出新精煉製程，大幅降低鐵鋁錳基不鏽鋼中的大量氧化鋁介在物，顯著的改善過去因介在物的存在所造成的孔蝕現象。2005 年已成功量產YAMAHA、KATANA 等知名廠牌鑄造及鍛造型鐵鋁錳基不鏽鋼高爾夫球頭。與傳統的不鏽鋼ㄧ樣，鐵鋁錳基不鏽鋼中的合金元素及顯微結構對其腐蝕行為有極大的影響。雖然在傳統不鏽鋼中，錳元素已被大部分學者認為會降低其抗孔蝕能力，碳元素更被證實會嚴重破壞其腐蝕性質，然而，在含有鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼中，降低錳含量或降低碳含量時，沃斯田鐵相會變得不穩定，造成各種析出物的形成，而影響其腐蝕機制。另外，氮元素的添加已被認為能夠顯著的提高其不鏽鋼的抗孔蝕能力，但在不鏽鋼中過量的氮也被發現會有Cr2N 氮化物的析出，不利金屬的抗蝕性。但是到目前為止，氮的添加對其相變化的影響從未被研究過。因此，本計劃第一年將深入探討錳與碳含量的變化及氮元素的添加對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。鈷是一種與鎳的性質相當接近的元素，兩者的氧化電位也近似，所以鈷的添加可增強金屬的抗蝕及抗高溫氧化能力，另外，鈷常被利用為金屬固溶強化的主要元素之一，所以在工具鋼、超高強度麻時效鋼及超合金等中都會添加不同含量的鈷來增加金屬強度。再者，矽也常被添加至耐熱鋼及不鏽鋼中來提高其抗高溫氧化及抗蝕能力。然而，到目前為止，鈷與矽的添加對含鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼相變化及腐蝕行為的研究相當少，因此延續本計劃第一年的研究成果，我們在第二年的研究計畫中，將第一年研究中具有較佳抗蝕及機械性質的合金成分中，添加不同含量的鈷和矽，並且深入探討其對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。在傳統的不鏽鋼中，鉬元素的添加可以大幅提高金屬的抗孔蝕能力，而且含鉬的不鏽鋼更能提升氮在抗孔蝕效果上的影響。另外，鈦元素在防止不鏽鋼的敏化作用(sensitization)上扮演著重要的角色，主要是由於鈦能取代鉻與碳結合，抑制了碳化鉻在晶界上的析出。然而，到目前為止，鉬與鈦的添加對含鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼相變化及腐蝕行為的研究相當少，因此延續本計劃前兩年的研究成果，我們在第三年的研究計畫中，將前兩年研究中具有較佳抗蝕及機械性質的合金成分中，添加不同含量的鉬和鈦，並且深入探討其對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。
合金元素對高比強度、高延展性之低密度鐵鋁錳基不銹鋼的相變化、機械性質及腐蝕行為的影響之研究
(2006)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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交通大學材料科學與工程系
鋁、鎂、鈦輕金屬主要因為具有較碳鋼高的比強度，在應用上可節省許多重量，因此近年來受到相當的重視。本研究群在過去的研究中，除了在相變化學術研究上有多項重要發現，開發出鐵鋁錳熱軋合金鋼板八國專利外，在近一、二年間成功開發出一種新的低密度不鏽鋼-"鐵鋁錳基不鏽鋼"，並且具有較大部分鋁、鎂輕金屬合金高的比強度以及與沃斯田鐵不鏽鋼相近的高延展性，鐵鋁錳基不鏽鋼的比強度與延展性分別在150~190 Mpa/(g/cm3)以及20~60%之間。本研究群之所以能成功開發出在試驗室溫度35℃，飽和空氣桶溫度 47℃，5%鹽水濃度條件下，通過48 小時鹽霧測試後不生鏽的低密度鐵鋁錳基不鏽鋼，在於開發出新精煉製程，大幅降低鐵鋁錳基不鏽鋼中的大量氧化鋁介在物，顯著的改善過去因介在物的存在所造成的孔蝕現象。2005 年已成功量產YAMAHA、KATANA 等知名廠牌鑄造及鍛造型鐵鋁錳基不鏽鋼高爾夫球頭。與傳統的不鏽鋼ㄧ樣，鐵鋁錳基不鏽鋼中的合金元素及顯微結構對其腐蝕行為有極大的影響。雖然在傳統不鏽鋼中，錳元素已被大部分學者認為會降低其抗孔蝕能力，碳元素更被證實會嚴重破壞其腐蝕性質，然而，在含有鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼中，降低錳含量或降低碳含量時，沃斯田鐵相會變得不穩定，造成各種析出物的形成，而影響其腐蝕機制。另外，氮元素的添加已被認為能夠顯著的提高其不鏽鋼的抗孔蝕能力，但在不鏽鋼中過量的氮也被發現會有Cr2N 氮化物的析出，不利金屬的抗蝕性。但是到目前為止，氮的添加對其相變化的影響從未被研究過。因此，本計劃第一年將深入探討錳與碳含量的變化及氮元素的添加對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。鈷是一種與鎳的性質相當接近的元素，兩者的氧化電位也近似，所以鈷的添加可增強金屬的抗蝕及抗高溫氧化能力，另外，鈷常被利用為金屬固溶強化的主要元素之一，所以在工具鋼、超高強度麻時效鋼及超合金等中都會添加不同含量的鈷來增加金屬強度。再者，矽也常被添加至耐熱鋼及不鏽鋼中來提高其抗高溫氧化及抗蝕能力。然而，到目前為止，鈷與矽的添加對含鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼相變化及腐蝕行為的研究相當少，因此延續本計劃第一年的研究成果，我們在第二年的研究計畫中，將第一年研究中具有較佳抗蝕及機械性質的合金成分中，添加不同含量的鈷和矽，並且深入探討其對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。在傳統的不鏽鋼中，鉬元素的添加可以大幅提高金屬的抗孔蝕能力，而且含鉬的不鏽鋼更能提升氮在抗孔蝕效果上的影響。另外，鈦元素在防止不鏽鋼的敏化作用(sensitization)上扮演著重要的角色，主要是由於鈦能取代鉻與碳結合，抑制了碳化鉻在晶界上的析出。然而，到目前為止，鉬與鈦的添加對含鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼相變化及腐蝕行為的研究相當少，因此延續本計劃前兩年的研究成果，我們在第三年的研究計畫中，將前兩年研究中具有較佳抗蝕及機械性質的合金成分中，添加不同含量的鉬和鈦，並且深入探討其對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。
合金元素對高比強度、高延展性之低密度鐵鋁錳基不銹鋼的相變化、機械性質及腐蝕行為的影響之研究
(2008)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系(所)
鋁、鎂、鈦輕金屬主要因為具有較碳鋼高的比強度，在應用上可節省許多重量，因此近年來受到相當的重視。本研究群在過去的研究中，除了在相變化學術研究上有多項重要發現，開發出鐵鋁錳熱軋合金鋼板八國專利外，在近一、二年間成功開發出一種新的低密度不鏽鋼-"鐵鋁錳基不鏽鋼"，並且具有較大部分鋁、鎂輕金屬合金高的比強度以及與沃斯田鐵不鏽鋼相近的高延展性，鐵鋁錳基不鏽鋼的比強度與延展性分別在150~190 Mpa/(g/cm3)以及20~60%之間。本研究群之所以能成功開發出在試驗室溫度35℃，飽和空氣桶溫度 47℃，5%鹽水濃度條件下，通過48 小時鹽霧測試後不生鏽的低密度鐵鋁錳基不鏽鋼，在於開發出新精煉製程，大幅降低鐵鋁錳基不鏽鋼中的大量氧化鋁介在物，顯著的改善過去因介在物的存在所造成的孔蝕現象。2005 年已成功量產YAMAHA、KATANA 等知名廠牌鑄造及鍛造型鐵鋁錳基不鏽鋼高爾夫球頭。與傳統的不鏽鋼ㄧ樣，鐵鋁錳基不鏽鋼中的合金元素及顯微結構對其腐蝕行為有極大的影響。雖然在傳統不鏽鋼中，錳元素已被大部分學者認為會降低其抗孔蝕能力，碳元素更被證實會嚴重破壞其腐蝕性質，然而，在含有鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼中，降低錳含量或降低碳含量時，沃斯田鐵相會變得不穩定，造成各種析出物的形成，而影響其腐蝕機制。另外，氮元素的添加已被認為能夠顯著的提高其不鏽鋼的抗孔蝕能力，但在不鏽鋼中過量的氮也被發現會有Cr2N 氮化物的析出，不利金屬的抗蝕性。但是到目前為止，氮的添加對其相變化的影響從未被研究過。因此，本計劃第一年將深入探討錳與碳含量的變化及氮元素的添加對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。鈷是一種與鎳的性質相當接近的元素，兩者的氧化電位也近似，所以鈷的添加可增強金屬的抗蝕及抗高溫氧化能力，另外，鈷常被利用為金屬固溶強化的主要元素之一，所以在工具鋼、超高強度麻時效鋼及超合金等中都會添加不同含量的鈷來增加金屬強度。再者，矽也常被添加至耐熱鋼及不鏽鋼中來提高其抗高溫氧化及抗蝕能力。然而，到目前為止，鈷與矽的添加對含鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼相變化及腐蝕行為的研究相當少，因此延續本計劃第一年的研究成果，我們在第二年的研究計畫中，將第一年研究中具有較佳抗蝕及機械性質的合金成分中，添加不同含量的鈷和矽，並且深入探討其對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。在傳統的不鏽鋼中，鉬元素的添加可以大幅提高金屬的抗孔蝕能力，而且含鉬的不鏽鋼更能提升氮在抗孔蝕效果上的影響。另外，鈦元素在防止不鏽鋼的敏化作用(sensitization)上扮演著重要的角色，主要是由於鈦能取代鉻與碳結合，抑制了碳化鉻在晶界上的析出。然而，到目前為止，鉬與鈦的添加對含鉻的鐵鋁錳基不鏽鋼相變化及腐蝕行為的研究相當少，因此延續本計劃前兩年的研究成果，我們在第三年的研究計畫中，將前兩年研究中具有較佳抗蝕及機械性質的合金成分中，添加不同含量的鉬和鈦，並且深入探討其對鐵鋁錳鉻基不鏽鋼相變化以及腐蝕機制的影響。
運用光電技術於工程監控技術人才培育計畫(I)
(2001)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系
運用光電技術於工程監控技術人才培育計畫(II)
(2002)
劉增豐
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交通大學材料科學與工程系
運用光電技術於工程監控技術人才培育計畫(III)
(2003)
劉增豐
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國立交通大學材料科學與工程學系
銅-(錳、鎳)-鋁合金相變化
(1999)
劉增豐
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交通大學材料科學與工程系
銅-(錳、鎳)-鋁合金相變化
(2000)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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交通大學材料科學與工程系
銅-（錳、鎳）-鋁合金相變化
(2000)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系
銅-(錳、鎳)-鋁合金相變化(I)
(2003)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系
銅-(錳、鎳)-鋁合金相變化(II)
(2004)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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交通大學材料科學與工程系
銅-鋁-(錳,鎳)和鐵-鋁-(錳,鎳)合金相變態研究
(1995)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學工程研究所
銅-錳-鋁和銅-鎳-鋁合金相變化
(2001)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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國立交通大學材料科學與工程學系
銅鋁錳,銅鋁鎳和鐵鋁鎳合金相變化
(1993)
劉增豐
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LIU TZENG-FENG
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交通大學材料科學工程研究所