本研究針對原材及不同的單方向凝固之 MAR-M200+Hf 鎳基超合金進行 不同的熱處理後對機械性質的影響，過程先將多晶鑄錠材料 MAR-M200+Hf 經過下拉速率 60mm/hr、下拉速率 120mm/hr 和下拉速率 180mm/hr 三種不同 抽引速度之單方向凝固製程，並將單方向凝固後之試棒進行 EBSD(Electron Backscattering Diffraction) 晶 粒 方 位 分 析 及 EPMA(Electron Probe X-ray Mircoanalyzer)微量元素偏析分析，隨後再將原材及不同的單方向凝固試棒進 行熱處理(固溶 1200℃/4hr/ArC,1100℃/4hr/ArC,900℃/32hr/ArC)，之後再進行 高 溫 潛 變 機 械 性 質 測 試 。 熱 處 理 過 後 之 試 棒 使 用 光 學 顯 微 鏡 (Optical Microscope)及掃描式電子顯微鏡(Scanning Electric Microscope)進行微觀組織 觀察、EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometry )功能做半定量分析，最後探 討不同下抽速度經過相同熱處理後潛變的差異性。根據上述研究方法，本實
3-2 熱性質分析(DSC)
為了瞭解 PWA1422 的熱性質，以利於對材料熱處理之參數設計，我們會 進行 DSC 熱性質分析，試片的尺寸配合儀器規定所需，重量為 0.025~0.030g 之間，DSC 檢測的參數升溫速率為 10℃/min，升溫至 1450℃，然後降溫至室 溫，分析溫度的區間主要在升溫到 800℃至 1450℃及降溫至 800℃這兩段區
3-4 固溶、時效熱處理 1200℃/4hr/Ar+1100℃/4hr/Ar+900℃/32hr/Ar 如圖 3-6。熱處理實驗使用本實 驗室自有的真空管狀爐進行如圖 3-7，操作方式先將試棒放入真空熱處理爐後 JXA-8530R，EPMA(Electron Probe X-ray Mircoanalyzer)如圖 3-8 所示，試片高 度為不超過 5 mm，不需要冷鑲埋或熱鑲埋，也不需要腐蝕，試片需經過研磨
3-6 背向散射電子繞射(EBSD)晶粒方位分析
在進行單方向凝固鑄造後，將 DS 試棒進行晶粒方位分析，在進行單方向 凝固鑄造後，將 DS 試棒進行晶粒方位分析，本實驗使用中山大學貴儀中心的 EBSD(Electron Backscattering Diffraction) ，型號為 ZEISS-SUPRA55 SEM 上 外加附件 OXROFD Link Opal 系統如圖 3-10。試片製備的方式將試片研磨厚
本實驗使用實驗室自有的高溫潛變試驗機，型號為美國 ATS Series 2330 Lever Arm Creep Tester 如圖 3-14，機器是使用槓桿平衡原理，以達到固定平衡應力 的效果。而高溫爐是以三點熱電偶(Thermo Couple)分別綁置於潛變試棒之 Gage length 上端，中間與下端，用途是為了要監測在升溫時是否有受到均勻 的溫度，而三點誤差範圍值為正負 0.2℃，其誤差範圍皆符合 ASTM 之規範溫 度，最後再藉由潛變試驗機傳送訊息之電腦，使用電腦控制與最後的資料擷 取來畫出潛變壽命圖。
本實驗測試溫度為 982℃應力為 207 MPa，是一種高溫低應力的測試條 件；升溫速率為 250℃/hr，當溫度上升至 Gage length 之上、中、下溫度皆接 近 982℃時進入 Soak Time Step，Soak Time 設定為 2 個小時，此階段目的是
為了讓爐裡溫度均勻到達 982℃，當溫度到達後潛變試驗機會開始自動將升 起臂桿至水平後正式開始進行試驗，此時連接試驗機的電腦會隨時記錄高溫 潛變試驗機的三條熱電偶的溫度、試棒變化量，直到試驗結束後再由軟體輸 出後進行潛變數據分析如圖 3-15。
3-8 SEM(Scanning Electric Microscope)試片製作及觀察
利用快切機切下厚度約 5mm 之母材、單方向凝固熱處理後之試片，並進 行冷鑲埋，再以 180、400、600、800、1000、1500、2000、2500 號砂紙依序 水磨後，再依序以 1.0μm、0.3μm 之氧化鋁粉進行拋光，最後利用水拋將殘留 的氧化鋁粉帶走並將試片吹乾；腐蝕部分利用電解腐蝕方式，電解腐蝕液使 用 70ml 磷酸+30ml 水調配而成，電壓伏特設於 10V，電流為 0.1A 至 0.15A，
電解時間約為 5~10 秒如圖 3-16；本實驗所用 SEM 型號為 Hitachi-3400 及 Hitachi-4700，如圖 3-17、3-18。操作模式在加速電壓 0.5~30KV，在 SEM 高 解析度下可觀察到 MAR-M247 的 γ'相形態上的變化並利用 SEM 機台附屬的 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometry )功能做半定量分析；破斷面部分利 用慢切割機切下破斷試棒的縱面與橫面，並觀察變化。
表 3-1 為 MAR-M200+Hf 成分表
Alloy Ni C Cr Al Co W
(wt%) Bal. 0.13 8.88 5.13 9.95 12.20
Alloy Hf Nb Ti Zr B
(wt%) 1.78 1.02 2.16 0.035 0.015
圖 3-1 多晶母材鑄錠
圖 3-2 左為線切割後鑄錠右為多晶試棒
圖 3-3 高溫示差掃描量熱儀(DSC)
圖 3-4 單方向凝固爐
圖 3-5 單方向凝固爐示意圖
圖 3-6 熱處理示意圖
1cm 種晶
圖 3-7 高溫真空熱處理爐
圖 3-8 電子微探針(EPMA)
圖 3-9 電子微探針(EPMA)試片
圖 3-10 ZEISS-SUPRA55 SEM (EBSD)
圖 3-11 EBSD 試片
圖 3-12 潛變試棒工程圖
圖 3-13 潛變試棒
圖 3-14 高溫潛變試驗機
圖 3-15 潛變試驗機示意圖
圖 3-16 電解蝕刻用 power
圖 3-17 SEM-3400(Hitachi-3400)
圖 3-18 SEM-4700(Hitachi-4700)
圖 3-19 實驗流程圖