奈米尺度下Bi-Sn共晶合金之凝固機制探討

Abstract

本實驗使用20nm、45nm、170nm之陽極氧化鋁(AAO)為基板；利用真空壓鑄法由不同直徑、壓鑄溫度與冷卻方式製備之Bi-43Sn共晶奈米線，研究奈米尺度下Bi-43Sn共晶合金的凝固行為。在本研究中由TEM分析，Bi-43Sn共晶奈米線成節狀結構，乃由於高G/V值，使其成方向性凝固且因AAO的孔徑非常小，對流被抑制而形成富鉍及富鋁相交錯的節狀組織。隨奈米線直徑改變及壓鑄溫度與冷卻方式改變，其仍為節狀結構沒有太大變化，因這些製程參數改變對G/V值影響不大；由DSC分析顯示共晶溫度随奈米線直徑減小而下降；由EDS分析觀察到Bi-rich相的Bi與Sn-rich相中的Sn之成分會隨著Bi-43Sn奈米線壓鑄溫度的提高而降低。