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鈰元素之添加和後熱處理對於鈷鉻鎳中熵合金薄膜微結構與機械性質之探討

為了解決NX200 2024的問題，作者林宜亭 這樣論述：

本實驗是藉由磁控濺鍍的手法製備了一系列的(CoCrNi)100-xCex (x=0, 1.05, 2.61, 4.2, 5.96) 中熵合金薄膜，藉以探討添加稀土元素鈰元素(Ce)對CoCrNi中熵合金薄膜的微結構和機械性質之影響。根據XRD和TEM的結果，薄膜的晶體結構隨著鈰元素的添加，逐漸由FCC結構轉變成FCC+ HCP兩相再轉變為非晶相。藉由奈米壓痕和微型柱壓縮測試進一步觀察薄膜機械性質的變化，結果顯示，在添加少量的鈰元素(x=1.05)時，由於固溶強化使得硬度和楊氏係數皆達到最大值，分別為10.42 GPa 和200.17 GPa。隨著鈰含量添加至x=4.2時，硬度下降至最小值大約

為8 GPa，此現象可歸咎於非晶相的形成。而由壓縮測試所得的降伏強度和最大強度，其呈現與硬度和楊氏係數相同的趨勢。為了改善(CoCrNi)95.8Ce4.2的機械性質表現，本實驗進一步將(CoCrNi)95.8Ce4.2的薄膜進行退火處理，並觀察不同退火溫度(250、350、450及500 °C)對薄膜的微結構和機械性質之影響。XRD和TEM的結果顯示，隨著退火溫度升高，薄膜的結晶性也隨之提升，且當退火溫度達到450和500 °C時，薄膜已呈現完全結晶態且有大量的疊差缺陷(stacking fault)產生，此現象的原因可源自於CoCrNi本身具有較低的疊差能，而退火處理誘發了此結構的形成。從

奈米壓痕的結果來看，在450 °C時，由於大量的疊差缺陷和結晶性的提升，硬度和楊氏係數分別增加至12.60 GPa和231.24 GPa，且退火後的薄膜硬度值皆比未經處理的薄膜硬度值來得高。因此，綜觀以上的實驗結果可知，可藉由添加少量鈰元素或進行後退火處理來提升CoCrNi中熵合金薄膜的機械性質。

以積層製造技術進行三維機械超穎結構之設計與開發

為了解決NX200 2024的問題，作者吳姿儀 這樣論述：

在複合材料中三明治結構為一極為普及之結構，由高剛性的板材(Face Sheet)及低密度的芯材(Core Material)所組成，此結構具備高比強度和高比模量等性質。然而當結構受到高壓和衝擊時核心支撐結構卻容易產生斷裂損毀，因此將透過引入機械超穎材料作為保護層，使結構具有抗高壓、衝擊等能力。機械超穎材料因為通過特殊幾何結構設計和尺寸的改變，使得物體可以突破自然界性質的限制，其中拉脹結構為機械超穎材料一種，是蒲松比為負值的結構或材料，有拉脹特性的材料及結構多半有提高結構能量吸收與結構強度的能力，這些不同尋常機械性能使機械超穎材料在工程應用上展現出極大的應用潛力。然而超穎材料的結構設計往往具高

複雜度與週期性，一般製造技術無法製造或難以作設計變更，因此具有可設計複雜結構優勢且可以大量製造之積層製造技術(Additive Manufacturing，AM)將是不可或缺之製造技術之一，本研究基於拉脹結構負蒲松比特性設計了新三維拉脹結構使結構能提高能量吸收，再透過結合複合材料質輕、高強度以及積層製造技術低原料耗損、高製造自由度優勢，打造一俱備抗衝擊且高強度之碳纖維複材三明治結構手臂零組件，並且多孔結構的設計也可提升機器人手臂的負載能力。本研究以二維星形拉脹結構(Re-entrant Star)進行改良以設計，並與傳統蜂巢結構(Honeycomb)和蜂巢型拉脹結構(Re-entrant Ho

neycomb)比較，將改良後之二維星形拉脹結構以環狀陣列方式設計出新三維拉脹結構，命名為Wu結構，接著探討不同列印方向、不同列印壁厚以及不同結構角度下對Wu結構之影響，並與以蜂巢型拉脹結構設計而成之現有拉脹結構比較能量吸收能力的差異，此外通過和具有改善受力異向性優勢之截角八面體結構(Truncated Octahedron，TO)結合，可找出具有最佳能量吸收之設計方法。熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，FDM)技術為現今AM技術最為普及的一種技術，因此本研究以FDM技術列印結構進行機械性質測試。結果顯示經改良後之星形拉脹結構的能量吸收可比蜂巢結構提升約1.1倍

，比蜂巢型拉脹結構提升約48 %。且Wu結構於角度120度，且受力方向與列印方向夾90度情況下，可有最佳能量吸收。與現有拉脹結構比較可得到Wu結構相比有最小能量吸收的LY結構可提升約3.2倍。此外，Wu結構結合TO結構在受相同拉伸力、相同材料下能量吸收可比Wu結構提高7 %，可比TO結構提升1.37倍，同時強度也可提升約48 %。最後通過不同軟硬材料和不同排列方式結合之Wu結構與TO結構，得知Wu結構設計於最外層，TO結構設計於中間層，且相同結構以同一種材料之組合可有最佳之能量吸收。最後本研究透過FDM技術列印Wu結構並成功將其應用於三明治結構作為抗衝擊層同時使用TO結構使結構具備改善受力異向

性優勢，外加可拆式卡榫設計，使受到受損、老舊、疲乏之結構得以部分更換，此外也可將Wu結構應用於製造夾爪，透過使用具高彈性、高韌性、高耐久性等優勢之彈性材料列印Wu結構結合接榫使用，可設計出具有較佳包覆力、高變形量且可根據不同應用更換不同形狀之夾爪。