1.1 研究背景與動機
Inconel 718超合金是屬於析出硬化型的鎳基超合金，此合金的發展是從 1950年左右由 International Nickel 公司發展應用在蒸氣渦輪[1]，由於渦輪 機的葉片必須要有好的潛變強度以及能承受高溫，所以利用鍛造產生較大 的晶粒尺寸，提供好的潛變強度[2]。因為Inconel 718超合金在高溫下，仍 具更高強度、抗腐蝕性、較佳的抗疲勞強度及非磁性等機械性質，至今仍 廣泛應用於航太、核能、石化等工業上。
鎳基超合金在商業上及技術方面的優異特性，在近五十年來持續的成 長，不需特許即可製造，使得許多的材料供應商及製造商可自由發展[3]，
是最常被使用的超合金，大約佔了全部超合金產品的三分之一[1]。卻因為 材料昂貴、採購麻煩，台灣必須仰賴貿易商進口，所以沒辦法更廣泛被使 用於一般市面上。如果能研究出 Inconel 718 超合金對接異種材料時，還能 保有良好的機械性質，對許多工業時間、成本之助益良多。
本研究選取AISI 304不銹鋼當異種材料銲接之對象。主因乃這兩種金屬 皆為Fe-Cr-Ni之合金，機械性質差距較小，且取得容易、成本低廉。AISI 304 不銹鋼因成分添加大量鎳與鉻，具有優異的抗熱性、耐氧化性、耐腐蝕性、
高溫潛變強度及低溫破裂韌性等，又因為其含碳量低且銲接後不會有相變 化的產生，可以得到穩定的銲接品質，常被使用於航太、核能、石化及化 學工業上。
本研究所採用的 TIG 銲接製程，銲接品質良好，可不添加填料，適合 薄材料之銲接，在銲接過程也不意有銲渣及飛濺物的產生。但常會有滲透 不足、熔深隨著母材微量合金元素之微量變化產生微量變化等問題，以及 銲池較寬且淺以至於限制了生產效率等缺點。
近年來為了在較厚板材銲接時能達到更好滲透銲接效果，所以採用高 熔深 TIG-Flux 製程技術。目前TIG-Flux 製程技術可被用於銲接碳鋼、不 銹鋼、鎳基合金及鈦合金等材料，雖然此研究所用Inconel 718超合金的銲接 性較其它的鎳基超合金佳，但相對於不銹鋼等合金而言，其銲接熔池之流 動性差，且銲道較淺且寬。Inconel 718超合金對接AISI 304不銹鋼時，由於
是異種材料接合，造成銲接品質難以控制，如何達到高品質、高強度的加 工，將是本篇最大的課題之一，故採工件形狀不複雜、成本低廉的 TIG-Flux 銲接製程。
1.2 研究目的和方法
本研究主要目的在於探討添加活性助銲劑製程下，Inconel 718 超合金 對接AISI 304不銹鋼熔深能力和特性之影響，其探討的範圍如以下所述：
(1) 探討活性助銲劑對 Inconel 718 超合金對接 AISI 304 不銹鋼微觀顯微組 織的影響。
(2) 探討活性助銲劑對 Inconel 718 超合金對接 AISI 304 不銹鋼銲道形態的 影響。
(3) 探討活性助銲劑對 Inconel 718 超合金對接 AISI 304 不銹鋼銲道微硬度 的影響。
(4) 應用田口方法取得 Inconel 718 超合金對接 AISI 304 不銹鋼之 TIG-Flux 的最佳化參數。
為研究活性助銲劑在 Inconel 718 超合金對接 AISI 304 不銹鋼銲接之熔 深能力的影響，實驗材料選用尺寸為 6.35 mm × 50 mm × 100 mm 的 Inconel 718 超合金(UNS N07718, AMS 5596-E)和 AISI 304 不銹鋼。
活性助銲劑選擇以氧化劑為主，以 SiO2 、NiO、MoS2及 MoO3這四種 做單一助銲劑添加。銲接方法採用不加填料金屬，且以氬氣為保護氣體的 鎢極惰氣銲 (Tungsten Inert Gas, TIG) 來進行 Bead-on-Plate 銲接實驗。過 程方法如以下所述：
(1) 用 SiO2、NiO、MoO3及 MoS2四種助銲劑及一組無添加任何助銲劑進行 第一階段的 Bead-on-Plate 銲接實驗。
(2) 銲接過程中利用影像擷取系統記錄電壓的變化。
(3) 再用金相實驗來觀察銲道微觀組織，以實體顯微鏡來量測銲道形態，並 記錄銲道熔深及寬度以計算深寬比。
(4) 利用 Photoshop CS4 軟體測量銲道之熔融面積。
(5) 利用微硬度測定機來瞭解銲道機械性質。
(6) 接下來分別用 SiO2、NiO、MoO3及 MoS2共四種助銲劑，以各 50%的 比例來調配成六種混合型助銲劑，以進行第二階段的 Bead-on-Plate 銲接 實驗。
(7) 探討混合型助銲劑對銲道外觀、微硬度、微觀組織、熔深、深寬比及熔 融面積之影響。
(8) 最後利用田口方法的實驗配置，取深寬比最佳之混合型助銲劑，調製成 三種不同比例的混合型助銲劑，搭配最重要的五項銲接製程參數，即電 弧長度、銲接電流、氬氣流量、銲槍走速及鎢棒角度來達成最佳化製程 參數。Inconel 718 超合金和 AISI 304 不銹鋼之試片尺寸皆採用 7 mm × 50 mm × 100 mm，加強其熔深困難度，以期求得更佳之銲道熔深和深寬 比。