第三章 實驗結果
3.3 破斷面的觀察
的孔隙率，所以推測應是材料本身存在的孔隙造成破壞韌性降低。
至於粉末複材而言，在粉末冶金製程中，所會發生變動的因子很少。1 vol%與 5 vol%
均是由相同的參數產生，且強化物的損失是最少的及兩者的晶粒尺寸也差異不大(分別 為 4.7 µm及 3.8 µm)，而所得的破壞韌性也相似(13.3 MPa．m1/2及 13.8 MPa．m1/2)，應 是強化物超過一定比率時，對於破壞韌性的減低變為緩慢導致。
從表 3-5 僅可得知添加奈米粉末的複材其破壞韌性會有所降低，但無法從中得知平 面應變破壞韌性會降至多少，則可計算其強度比當作參考值：
YS
sb
B W a
W R P
σ
2 max
) (
6
= − , (22)
其中，Pmax為最大荷重，W為試片寬度，B為試片厚度，a為平均裂紋長度，σYS為拉伸 降伏強度（平移 0.2%），此值是用來測定材料韌性之比較值為無因次，將單位換算一致 即可，此結果只能用來估算材料的破壞韌性，估算結果在表 3-4，若值越高表是越具韌 性，另將Rsb與強化物體積分率作圖 3-38 可知隨著強化物增加則強度比隨之減少。
.
材粗糙。利用 SEM 觀察得知原始鑄錠(A 試片)及擠型母材(B 試片)，都是屬於脆性破壞 的劈裂及些微的延性破壞，如圖 3-40~3-42 所示。對於固溶擠型母材(C 試片)比擠型母材 (B 試片)破斷面有明顯的漩渦狀(dimple)這可能是因為β相的溶解回母材本身，造成母材 的延性增加有關，如圖3−43 所示。
針對鑄造複材破斷面型態如圖3−44∼3−47，可從中發覺對於此製程的破壞型態是屬 於劈裂為主，而隨著強化物的增加漩窩狀(dimple)的破壞就越容易發現，如圖 3-44 及 3-46 比較，但又從之前量測密度中得知鑄造複材具有較多的孔隙，圖 3-46 的試片有較多的 漩窩狀(dimple)存在，所以傾向認定這些漩窩狀(dimple)為空孔，而不是經由拉伸試驗產 生的。當隨著強化物增加越以團聚造成界面上的分離，如圖 3-45 及 3-47 所示。
針對粉末複材從圖 3-48~3-51 中SEI可發現當強化物含量越多時，漩窩狀(dimple)的 破壞就越明顯及越小，得知較小較淺的漩窩狀(dimple)存在表示基材承具有受較小的變 形能力，因此判定當強化物越多則越容易聚集，使之與基材間的鍵結較少，導致應力均 由強化相與基材間的界面承受，造成產生較多及較小的漩窩狀(dimple)而從界面破壞。
對於複材其界面鍵結弱的區域通常是在SiO2或β相聚集的地方發生脫離。因此從SEM可 發現強化物團聚的地方較容易產生破壞現象，如圖 3-49 及 3-51 所示。目前發現的破壞 均屬強化物與母材之間的界面脫離及基材的延性破壞。
3.3.2 破壞韌性試驗之觀察
先從巨觀分析經過韌性試驗後所得的破斷面，可知原始鑄錠破斷面如圖 3-53 可知 表面均相當粗糙，而擠型後的破斷面相當的平整，至於固溶擠型母材則更加平滑，可知 隨β相的消減及晶粒的細化，破斷面破壞會趨於平坦，巨觀上可稱為脆性破壞，其破壞 面如圖 3-53 與上節所述之破斷面相似。
鑄造複材破斷面經由巨觀分析如圖 3-55 所示，可很清楚的察覺在試片就又比母材 的破斷面更加起伏不平，但經由 SEM 觀察可知對於材料內部如圖 3-56~3-57 所示均有漩 渦狀(dimple)的產生，這表示此基材可承受較高的塑性變形能力或是經鑄造產生孔洞，
應是由後者產生。因先前所述鑄造過程所得圓形鑄錠，可從鑄錠表面觀察就可看到一些 空孔在內部，雖經過擠型後會使這些空孔減少，但不可避免的還是會有些微的空孔在內 部受力產生裂紋。。
至於粉末複材從巨觀來看就有很多裂紋在破斷面上如圖 3-58 所示，試片並不是很 平整的破壞。且由 SEM 觀察更可發現微裂紋分佈在試片左上方，如圖 3-59~3-60 所示，
許多的微裂紋應是隨著強化相團聚在界面破壞，因而產生空孔並成長。可由先前得到的 分析中得知奈米粉末在於粉末冶金時，因粉末分佈呈現條帶狀，所以當受到應力時，容 易從此地方先行破壞，造成材料破斷面不平整，導致有較多及明顯的裂紋產生。但依然 可從 SEM 觀察得知有基材的延性破壞，其漩渦狀(dimple)均是由β相或強化物與基材之 間界面的分離導致如圖 3-60 所示。噴覆複材從巨觀可知材料破斷面相當平坦，相似於 固溶複材，如圖 3-61 及 3-53 所示，則由 SEM 觀察破斷面大多有漩渦狀(dimple)的產生，
應屬較延性破壞如圖 3-62 所示。