氮化鋁與鈦金屬高溫擴散反應之介面分析

Abstract

摘要

本實驗利用X光繞射(XRD)、掃描式電子顯微鏡(SEM/EDS)以及穿透式電子顯微鏡(TEM/EDS)來鑑定氮化鋁(Aluminum Nitride, AlN)與鈦金屬(Titanium, Ti)在1atm 氬(Ar)氣氛下，進行900℃〜1500℃/0.5〜36小時之擴散反應後的介面顯微結構分析。在900℃與1000℃/0.5小時實驗中，介面形成TiN(cubic, NaCl type)/ Ti3Al(hexagonal, Ni3Sn type)的層狀生成物。在1000℃/3〜36小時以及1100℃、1200℃的介面反應中，從氮化鋁側依序生成TiN/Ti3AlN(cubic, perovskite type)/兩相區Ti3AlN(cubic)+Ti3Al (hexagonal)/Ti3Al相。在1300℃/0.5小時擴散條件下，介面形成TiN/Ti3AlN/Ti3Al生成物，且未出現兩相區Ti3AlN+Ti3Al，緊接在1300℃/3〜36小時，於TiN與Ti3AlN之間生成Ti2AlN(hexagonal, AlCCr2 type)相。高溫1400℃與1500℃條件下介面生成物並無Ti3AlN相的存在，在Ti2AlN與Ti3Al之間出現TiAl(tetragonal, AuCu type)相。經1400℃/10〜36小時以及1500℃擴散處理，存在TiAl與Ti3Al兩相交錯的層狀組織，基材結構為hexagonal的Ti3Al。當擴散溫度高達1200℃以上，於Ti3Al及α-Ti之間析出規律（ordered）DO19型超結晶格子析出物。