本研究計畫第一部分採用的多元合金元素為鎂、鎳、釔為主要成分，配合不同原子 的百分比，添加小原子半徑的硼，再經由熔煉後加工製成所需之非晶質合金試片，第二 部份採用的多元合金元素為鎂、銅、釹為主要成分，將鎂元素降至 58 at %甚至更低而大 原子的元素向上提升至 11 at %或更多，進而去研究探討該非晶質合金系統之熱性質與 機械性質。如圖 3-1 所示，此為我們實驗時的流程步驟圖。而表 3-1 為所使用到之元素 的一些基本性質表。
3-1 薄帶製作方法
3-1-1 實驗材料配製
本研究合金成份第一部分為 Mg65Ni25-XY10BX合金系統，硼元素添加量為(X = 0, 1, ,3 and 5 at %)，第二部份為 Mg65Cu25Nd10、Mg58Cu 31Nd11、Mg56Cu 31Nd13、Mg54Cu 31Nd15
合金系統，如表 3-2 所示。兩系統的個別二元相圖也分別表示於圖 3-2~ 3-10，其分別為 Mg-Ni、Mg-Y、Mg-B、Ni-Y、Ni-B、Y-B、Mg-Cu、Mg-Nd、Cu-Nd 之二元相圖，圖 3-11 為非晶質 MgNiY 三元系統圖，而圖 3-12 為非晶質 MgCuNd 三元系統圖，所使用 的原料都由偉斯公司購買而得，非晶質合金配置所使用之原料其純度為 99.9 %的鎂、
99.999 %的銅、99.9 %的鎳、99.9 %的釔、99.5 %的硼，以及 99.95 %的釹。
3-1-2 電弧熔煉(Arc-Melting)
本實驗室所使用的真空電弧熔煉爐(vacuum arc-melting furnace)，為臻龍實驗股份有 限公司所設計製造，電流約在 200 A~300 A 之間，電源供應器為 Lincoln DC-400，其最
高溫度可達到約 3500 oC 如圖 3-13 為真空熔煉爐及冷卻機外觀圖。而圖 3-14 為其構造 圖。
首先我們將鈦珠及原料放進爐內，且熔點最高的元素需放置於最接近負電極處，這 樣可以避免元素沒有均勻的熔解，抽真空值時，須約達到8.9×10−2 torr 再以氬氣回填 約至 200 torr，重複此步驟約四至五次使熔煉爐內達到最低的氧氣含量，而放入鈦珠的 目的主要是為了在熔煉過程中吸收未抽出的少量氧氣，這是因為鈦珠有吸收氧氣的功 能，進而更加防止合金不被氧化，當開始熔煉時，需再將爐內壓力回填氬氣至 200 torr。
熔煉過程中，合金需重複翻面熔煉約三至四次，重複翻面是因為接觸銅模那面導熱係數 高，合金較易凝固，為使合金成份均勻，故需翻面熔煉，合金元素在電弧熔煉後損失很 小，約 0.5 %。
3-1-3 熔煉(Melt spinning)
由於鎂的熔點比較低，只有大約 650 oC，不能用電弧先熔煉，會形成鎂蒸氣散失掉，
所以必須再製作薄帶時才將鎂元素放入坩堝內，由於在製作過程時也會損失一些鎂，故 在取量時都會增加約 10%的量，我們實驗室的熔煉爐(melt-spinning furnace)，也是為臻 龍實驗股份有限公司所設計製造，它的設計是將熔融的合金倒入高速轉動的銅輪冷卻形 成金屬薄帶，如圖 3-15 為熔煉爐的外觀圖。並將銅輪的轉速設為 25 cm/s (20 Hz) 進而 增加冷卻速度。
首先將電弧熔煉後的合金與鎂元素放入表面噴有氮化硼的鐵坩堝內，氮化硼的功用 是避免在製作薄帶加溫過程中鐵坩堝與合金產生反應，再將鐵坩堝置於熔煉爐，之後將 整個熔煉爐抽真空，使爐內壓力達到 10-2 torr 再填一些氬氣，重覆此步驟四至五次以確 保熔煉爐內之氧氣含量達到最低，避免熔煉過程中合金被氧化，最後一次抽真空使爐內 壓力到達約 10-2
體後，將熔融的合金倒入高速轉動的銅輪製作出薄帶，使的金屬液快速冷卻並行成非晶 質薄帶，其薄帶寬度及厚度約為 5 mm 及 100 μm。
3-2 多元合金基本分析
3-2-1 XRD 繞射分析
A 實驗儀器: SIEMENS D5000 XRD
B 實驗方法: X 光繞射儀(x-ray diffraction, XRD)的操作電壓值設定為 40 kV、電流值為 30 mA，使用的濾片為 0.02 mm，其 X 光繞射角度 2θ 範圍從 20o~80o，轉動 0.1o停 4 秒，
並依照 Bragg 定律與 JCPDS 資料來判定合金是否為非晶質構造。在測量之前，我們所 製造出來的非晶質薄帶必須先處理去除其表面有可能形成的氧化層。避免氧化曾影響測 出來的結果。
3-2-2 DSC 熱分析
A 實驗儀器: SETARAM DSC131
B 實驗方法: 微熱差分析儀(differential scanning calorimetry, DSC)利用加熱的過程來 測量 Tg,Tx,Tm及 Tl值，其步驟先在 DSC 加熱爐裡有兩個加熱基座，下方基座放入一為 未放任何樣品之空坩堝，上方基座放入一為待測合金薄帶之坩堝，蓋上風蓋，開啟風扇，
並將氬氣瓶打開，通入氬氣保護之，因為實驗量測目的不同，所以有兩種不同的升溫方 法，(1)非恆溫升溫過程：在加熱過程中，先在 313 K 下恆溫五分鐘，在各別以速率 10、
20、30 與 40 K/min 加熱至 873 K，停在 873 K 下恆溫五分鐘，再來也各以 10-40 K/min
降溫至 313 K，最後在 313 K 恆溫五分鐘。並利用非恆溫過程，去算得其活化能(Q)、
Avrami 指數(n)。
3-2-3 SEM 與 EPMA 定量分析
A 實驗儀器: JEOL-JSM 6400 SEM 與 JEOL 8900R EPMA
B 實驗方法:利用掃描式電子顯微鏡掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscopy, SEM)所附設之能量分散質譜儀(energy dispersive spectrometry, EDS)來分析其成分。前述 方法可用來測定 Nd 系統的成份分析，但另一系列非晶質薄帶合金有硼的成份，由於使 用 EDS 無法測量較輕的元素，固我們使用 EPMA 儀器(electron probe microanalyzer)所附 設的波長分散質譜儀(wavelength dispersive spectrometry, WDS)測量之。
3-2-4 微硬度機分析
A 實驗儀器: SHIMADZU HMV-2000 Microhardness Tester
B 實驗方法:將硬度機(Microhardness Tester)設定其下壓時間 15 秒，每片試片打十個 點，標出測得之範圍，並求其平均值，測量時大概取 200~500 克非晶質薄帶合金，測量 之前須先用 800 號和 1000 號之 SiC 砂紙研磨之。