technology

技術

introduction

高熵合金介紹

創辦人葉均蔚教授於1995 年首度提出「高熵合金(High-entropy alloys)」觀念,利用多主元素的高熵效應來設計合金,顛覆了人類自古以來製造合金皆以鐵、鋁等某一種金屬為主的合金觀念,展開數以萬計的高熵合金系統。

高熵合金強調的是高熵效應,利用高熵來創造更多具應用潛力的合金材料。為達到高熵的效果,高熵合金須具有五個以上主要元素,且每個主元素原子百分比應介於 5% 至 35%,而每個次要元素則小於 5%。高熵合金已被證實具備比商用傳統合金更高硬度、耐溫、耐磨耗、抗腐蝕、抗沾黏、無毒性及低成本等特性,且其多面向的與「智慧機械」、「綠能科技」及「國防」領域的產業創新十分契合。

高熵合金相較於傳統合金具備學術四大核心效應:熱力學的高熵效應、結晶學的嚴重晶格扭曲效應、動力學的延遲擴散效應及機械特性的雞尾酒效應,故高熵合金在性質上可超越傳統已知之合金材料。

High-entropy effect

高熵效應

由於高熵合金的成分組成亂度比傳統材料更高,其穩定度可促進元素間的混合,容易形成結構簡單化(BCC/FCC)或非晶質(Amorphous),進而產生穩定的固溶相,而非形成相對脆性的金屬間化合物。

Severe-lattice-distortion effect

嚴重晶格扭曲效應

在高熵合金晶格結構中含有多種元素的原子,所有原子均混亂排列於晶格中。由於各種元素的原子尺寸不同,較大的原子推擠旁邊的原子,較小的原子排列鬆散,要排列成單一晶格會造成晶格的應變。這些晶格的應變會使晶格排列扭曲,進而提高能量狀態,同時影響材料的許多性質,如硬度與強度的提升。
Sluggish diffusion effect

延遲擴散效應

是指擴散與相變化較緩慢,帶來優越熱穩定性等優點,依據動力學原理,新相組成係由不同元素原子的互相合作擴散而達成,但須依循空缺機制(vacancy mechanism)的規範:由多元素共同競爭來擴散,使擴散活化能提高及擴散速率較慢,以及最慢擴散速度的元素,將決定整體的擴散速率。其優點為:耐高溫,不易再結晶、晶粒成長等,使熱穩定性較佳,有助於高熵合金系統微結構以及機械性質的控制。
Cocktail effect

雞尾酒效應

高熵合金是擁有多種主要原素的合金,不僅會呈現所有原子自身的基本特徵,也會呈現出原子間交互作用產生的複合效應,進而達到如同複合材質的效果,使合金的性質、應用更多元。例如:在高熵合金中添加輕元素,會降低高熵合金整體的密度;添加耐氧化的元素如Al、Cr、Si,會使高熵合金抗氧化能力增加。

Core technologies

高熵核心技術

獨步全球的高熵合金設計能力

高熵團隊累積超過25年的高熵合金研究,有全世界最豐富的資料庫,可以針對特殊性能需求,設計出傳統合金所達不到的高性能高熵合金。

優秀的高熵合金製造技術

相比於傳統合金,高熵合金的製造技術有所不同,高熵團隊已經掌握許多高熵合金製程技術。

傑出的高熵合金產品開發能力

高熵團隊對高熵合金的深刻瞭解,加上與許多合作廠商的共同努力,已經開發出許多傑出的產品,如超耐磨的工具機分度盤蝸輪、高硬度無鈹無毒的無火花安全工具、超高彈性能力的高熵合金板片等。