很小，所以在氧化鋯中會有大量的殘存氧化釔，使得氧化鋯安定形成 c-ZrO2。當真空度較差時，因為有大量的殘存空氣，鈦除了和殘存的氧 反應之外，也會和氮反應。
5. 整體來看氧化鈦中氧的來源，在真空度 1 x 10-3 atm 情況下，鈦會和氧化 鋯中的氧反應，若鈦含量≦30 mol%，則會形成TiO；若鈦含量 70 ≧ mol%，則會形成 α-Ti 以及 Ti2ZrO 的析出。而在真空度 5 x 10-1 atm 情況
下，殘存的空氣會提供足夠的氧讓鈦形成TiO，但是會有固溶一些氮存
在。在真空度1 atm 時，當鈦含量 30 mol%≦ ，會有 TiO2和TiN 的產生；
而當鈦含量>30 mol%，則會和殘留空氣的氮形成氮化鈦。
參考文獻
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表 1 試片成分
表 2 線性收縮率(a)，理論粉末密度(ρ
a)，理論密度與燒結前相對密度比(ρ
rg)，燒結後密度
表 3 不同鈦含量在不同真空度下燒結後 XRD 及 TEM 下觀察的生成相與結構
ZrO/TiO monoclinic/tetragonal cubic/cubic
t-ZrO2
TiO tetragonal cubic 5 x 10-1 atm m-ZrO2/t-ZrO2
TiO monoclinic/tetragonal cubic
t-ZrO2
TiO(N) tetragonal cubic
α-Ti/TiO monoclinic/tetragonal hexagonal/cubic
m-ZrO2/t-ZrO2
α-Ti monoclinic/tetragonal hexagonal 5 x 10-1 atm m-ZrO2/t-ZrO2
TiO monoclinic/tetragonal cubic
m-ZrO2/t-ZrO2
TiO(N) monoclinic/tetragonal cubic
TiN monoclinic/tetragonal cubic
1 x 10-3atm m-ZrO2/t-ZrO2
c-ZrO2/α-Ti monoclinic/tetragonal cubic/hexagonal
t-ZrO2/c-ZrO2
α-Ti/Ti2ZrO tetragonal/cubic hexagonal/orthorhombic 5 x 10-1 atm m-ZrO2/t-ZrO2
c-ZrO2/α-Ti/TiO monoclinic/tetragonal cubic/hexagonal/cubic
t-ZrO2
TiO(N) tetragonal cubic Ti mol%≧
70 mol%
1 atm m-ZrO2/t-ZrO2
α-Ti/TiO/TiO2 monoclinic/tetragonal hexagonal/cubic/tetragonal
t-ZrO2
TiN tetragonal cubic
圖 2-1 純鈦之異構物晶體結構圖
圖 2-2 鈦由 β 相轉變為 α 相之晶體結構圖
圖 2-3 合金元素對鈦結晶之影響
圖 2-4 氧化鋯之相變化流程圖
圖 3-1 實驗流程圖
圖 3-2 Ti 與 ZrO2粉末製備流程圖
圖 4-1 (a)燒結前試片外觀；(b)在 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC / 1h 燒 結後試片外觀；(c)在 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC / 1h 燒結後試片外觀；
(d)在 1 atm 下經過 1500ºC / 1h 燒結後試片外觀。
圖 4-2 各成分試片在 1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下，經過 1500ºC/1h 燒結後的維克式硬度。
(a) (b)
(d)
(c)
(f) (e)
圖 4-3 (a) 及 (b) 為 試 片 10T/90Z 在 真 空 度 1 x 10-3 atm 下 經 過 1500ºC/1h 燒結後之背向散射電子影像(BEI)；(c)及(d)為試片 10T/90Z 在真空度5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之 BEI；(e)及(f)為試片 10T/90Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之 BEI。
(a)
(b)
(c)
圖 4-4 (a)試片 30T/70Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之BEI；(b)試片 30T/70Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之BEI；(c)試片 30T/70Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒 結後之BEI。
(a) (b)
(c) (d)
圖 4-5 (a)及(b)試片 50T/50Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之 BEI；(c)試片 50T50Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經 過1500ºC/1h 燒結後之 BEI；(d)試片 50T/50Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之 BEI。
(a)
(b)
(c)
圖 4-6 (a)試片 70T/30Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之BEI；(b)試片 70T/30Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之BEI；(c)試片 70T/30Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒 結後之BEI。
圖 4-7 (a)試片 90T/10Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之BEI；(b)試片 90T/10Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC / 1h 燒結後之 BEI；(c)試片 90T/10Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 燒結後之BEI。
(b) (a)
(c)
圖 4-8 試片 10T/90Z 在 1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下，經過 1500ºC/1h 燒結後以及燒結前(As-sintered)之 X-ray 繞射圖。
圖 4-9 試片 10T/90Z 在 as-sintered、1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下經過1500ºC/1h 燒結後 m-ZrO2的體積比。
圖 4-10 試片 30T/70Z 在 1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下，經過 1500ºC/1h 燒結後以及燒結前(As-sintered)之 X-ray 繞射圖。
圖 4-11 試片 30T/70Z 在 as-sintered、1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下經過1500ºC/1h 燒結後 m-ZrO2的體積比。
圖 4-12 試片 50T/50Z 在 1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下，經過 1500ºC/1h 燒結後以及燒結前(As-sintered)之 X-ray 繞射圖。
圖 4-13 試片 50T/50Z 在 as-sintered、1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下經過1500ºC/1h 燒結後 m-ZrO2的體積比。
圖 4-14 試片 70T/30Z 在 1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下，經過 1500ºC/1h 燒結後以及燒結前(As-sintered)之 X-ray 繞射圖。
圖 4-15 試片 70T/30Z 在 as-sintered、1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下經過1500ºC/1h 燒結後 m-ZrO2的體積比。
圖 4-16 試片 90T/10Z 在 1 x 10-3 atm、5 x 10-1 atm 及 1 atm 下，經過 1500ºC/1h 燒結後以及燒結前(As-sintered)之 X-ray 繞射圖。
(a)
(b) (c)
(d) (e) (f)
(g)
圖 4-17(a)試片 10T/90Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1hr 熱 處理後t-ZrO2和TiO 的明視野像；(b) TiO 之 SADP，Z.A.=[100]；(c)TiO 之 SADP，Z.A.=[110]；(d) t-ZrO2之 SADP，Z.A.=[110]；(e) t-ZrO2
之 SADP，Z.A.=[111]；(f) TiO 之 EDS 分析光譜；(g) t-ZrO2之 EDS 分析光譜。
(b)
(a) (c)
(d) (e) (f)
(g) (h) (i)
圖 4-18(a)試片 30T/70Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 熱 處理後t-ZrO2 和 TiO 的明視野像；(b) t-ZrO2之SADP，Z.A.=[110]；
(c) t-ZrO2之 SADP，Z.A.=[111]；(d) TiO 之 SADP，Z.A.=[110]；(e) TiO 之micro-diffraction pattern，Z.A.=[110]；(f) t-ZrO2之 EDS 分析光譜；
(g) TiO 之 SADP，Z.A.=[111]；(h) TiO 之 micro-diffraction pattern，
Z.A.=[111]；(i) TiO 的 EDS 分析光譜。
(a)
(b) (c)
(d) (e)
圖 4-19(a) 試片 30T/70Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理後t-ZrO2和TiO(N)的明視野像；(b) TiO(N)之 SADP，Z.A.=[110]；
(c) t-ZrO2之 SADP，Z.A.=[110]；(d) TiO(N)之 EDS 分析光譜；(e) t-ZrO2
之EDS 分析光譜。
(a)
(b) (c)
(d) (e)
圖 4-20(a) 試片 10T/90Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處理後 t-ZrO2和 m-ZrO2 的明視野像；(b) t-ZrO2之 SADP，Z.A.=[100]；(c) t-ZrO2 之 SADP，Z.A.= [110]；(d) t-ZrO2 之 EDS 分析光譜；(e) m-ZrO2
之EDS 分析光譜。
(a)
(b) (c) (d)
(e) (f)
(g)
(h) (i) (j)
圖 4-21(a)試片 10T/90Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處理後 t-ZrO2 和 m-ZrO2 的 明 視 野 像 ；(b) m-ZrO2( 區 域 “1”) 之 SADP ， Z.A.=[010]；(c) m-ZrO2(區域“2”)之 SADP，Z.A.=[010]m//[001]m；(d) 繪製4-21(c)之 SADP，Z.A.=[010]m // [001]m；(e) m-ZrO2(區域“1”)之 SADP，Z.A.=[111]；(f) m-ZrO2(區域“2”)之 SADP，Z.A.=[111]；(g) 繪製4-21(e)之 SADP，Z.A.=[111]；(h) m-ZrO2(區域“1”)之 SADP，Z.A.=
[110]；(i) m-ZrO2(區域“2”)之 SADP，Z.A.=[110]；(j)繪製 4-21(i)之 SADP，Z.A.=[110]。
(f)
(a)
(b) (c) (g)
(d) (e)
(h)
圖 4-22(a) 試片 30T/70Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處理後 (t+m)-ZrO2、TiO2和TiN 的明視野像；(b) TiO2之SADP，Z.A.=[021]；
(c) TiO2之SADP，Z.A.=[011]；(d) (t+m)-ZrO2之SADP，Z.A.=[011]t //
[011]m；(e) TiN 之 SADP，Z.A.=[011]；(f) TiO2之EDS 分析光譜；(g) t-ZrO2 之 EDS 分析光譜；(h) TiN 之 EDS 分析光譜。
(f) (a)
(c) (g) (b)
(d) (e)
圖 4-23 試片 50T/50Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處理 後(a)t-ZrO2、α-Ti(Zr,O)和(t+m)-ZrO2 的明視野像；(b) α-Ti(Zr,O) 之 SADP，Z.A.=[2110]；(c) α-Ti(Zr,O)之 SADP，Z.A.= [1010]；(d)α-Ti(Zr,O) 之 SADP，Z.A.= [1011]；(e) (t+m)-ZrO2 之 SADP 及繪製 SADP，
Z.A=[011]t // [011]m；(f) α-Ti(Zr,O)之 EDS 分析光譜；(g) ZrO2之EDS 分析光譜。
(f)
(a)
(c) (g) (b)
(d) (e) (h)
圖 4-24 為試片 50T/50Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理後(a)t-ZrO2、m-ZrO2和 TiO(N)的明視野像；(b) TiO(N)之 SADP，
Z.A.=[211 ]；(c) TiO(N)之 SADP，Z.A.= [110]；(d) m-ZrO2之SADP，
Z.A.= [110]；(e) t-ZrO2之SADP，Z.A.= [111]；(f) TiO(N)之 EDS 分析 光譜；(g) t-ZrO2之 EDS 分析光譜；(h) m-ZrO2之EDS 分析光譜。
(a)
(f)
(b) (c)
(d) (e) (g)
圖 4-25(a) 試片 50T/50Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理後t-ZrO2和TiO 的明視野像；(b) TiO 之 SADP，Z.A.=[111]；(c) TiO 之SADP，Z.A.=[100]；(d) t-ZrO2之 SADP，Z.A.= [110]；(e) t-ZrO2 之SADP，Z.A.= [111]；(f) TiO 之 EDS 分析光譜；(g) t-ZrO2之EDS 分析光譜。
(a)
(b) (c)
(d)
圖 4-26(a) 試片 50T/50Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處理後 t-ZrO2和 m-ZrO2的明視野像；(b) t-ZrO2之 SADP，Z.A.= [110]；(c) (t+m)-ZrO2之SADP，Z.A=[011]t // [011]m；(d) t-ZrO2之EDS 分析光 譜。
(a)
(b) (c)
(d) (e)
圖 4-27(a) 試片 50T/50Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處理後 TiN 和 m-ZrO2的明視野像；(b)TiN 之 SADP，Z.A.= [111]；(c) TiN 之 SADP，Z.A.= [110]；(d)TiN 之 EDS 分析光譜；(e) m-ZrO2之EDS 分 析光譜。
(f) (a)
(b) (c) (g)
(d) (e) (h)
圖 4-28(a) 試片 70T/30Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理後c-ZrO2、α-Ti(Zr,O)和 Ti2ZrO 的明視野像；(b) α-Ti // Ti2ZrO 之 SADP，Z.A.=[1213]α-Ti // [011]Ti2ZrO；(c) α-Ti // Ti2ZrO 之 SADP，
Z.A.= [1213]α-Ti // [111]Ti2ZrO；(d) c-ZrO2之micro diffraction pattern，
Z.A.= [001]；(e) c-ZrO2之 micro diffraction pattern，Z.A.= [011]；(f) α--Ti(Zr,O)之 EDS 分析光譜；(g) Ti2ZrO 之 EDS 分析光譜；(h) c-ZrO2 之EDS 分析光譜。
(a)
(b) (c)
圖 4-29(a) 試片 70T/30Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1hr 熱 處理後t-ZrO2、α-Ti(Zr,O)和 Ti2ZrO 的明視野像；(b) t-ZrO2之 SADP，
Z.A.=[110]；(c) t-ZrO2之 SADP，Z.A.= [111]。
(a)
(b) (c)
(d) (e)
圖 4-30(a) 試片 90T/10Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理後α-Ti(Zr,O)和 Ti2ZrO 的明視野像；(b) α-Ti // Ti2ZrO 之 SADP，
Z.A.=[0001]α-Ti // [001]Ti2ZrO ； (c) α-Ti(Zr,O) 之 SADP ， Z.A.=
[1010]α-Ti；(d) α-Ti(Zr,O)之 EDS 分析光譜；(e) Ti2ZrO 之 EDS 分析 光譜。
(a)
(f)
(b) (c)
(d) (e) (g)
圖 4-31(a) 試片 90T/10Z 在真空度 1 x 10-3 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理 後 α-Ti(Zr,O) 和 c-TiO2 的 明 視 野 像 ；(b) c-ZrO2 之 SADP ， Z.A.=[111]；(c) c-ZrO2之 SADP，Z.A.= [011]；(d) α-Ti(Zr,O) 之 SADP，
Z.A.= [1213]α-Ti；(e) α-Ti(Zr,O) 之 SADP，Z.A.= [2110]α-Ti；(f) c-ZrO2 之EDS 分析光譜；(g) α-Ti(Zr,O)之 EDS 分析光譜。
圖 4-32 Ti2ZrO 在 Matrix α-Ti(Zr,O)中不同接合介面之析出成長形 狀。A 面：低遷移率之半整合性邊界(Low-mobility semi-coherent interfaces)， B 面：高遷移率之非整合性邊界(High-mobility incoherent interfaces)。
(a)
(b) (c)
(d) (e)
圖 4-33(a) 試片 90T/10Z 在真空度 5 x 10-1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理後TiO(N)和 t-ZrO2的明視野像；(b) TiO(N)之 SADP，Z.A.=[211]；
(c) t-ZrO2之SADP，Z.A.= [110]；(d) TiO(N) 之 EDS 分析光譜；(e) t-ZrO2的EDS 分析光譜。
(d) (a)
(e)
(b)
(f)
(c) (g)
圖 4-34(a)及(b) 試片 90T/10Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處 理後 TiN 的明視野像；(c)試片 90T/10Z 在真空度 1 atm 下經過 1500ºC/1h 熱處理後 TiN 和 t-ZrO2的明視野像；(d) TiN 之 SADP，
Z.A.=[100]；(e) TiN 之 SADP，Z.A.= [111]；(f) TiN 之 EDS 分析光譜；
(g) t-ZrO2的 EDS 分析光譜。