【正文】 低于晶化溫度時(shí)，它們的結(jié)構(gòu)也會(huì)存在某種程度的改變，從而影響非晶合金諸多性能。 表11 非晶合金運(yùn)用領(lǐng)域性能 運(yùn)用高斷裂強(qiáng)度模具材料高耐蝕性耐蝕材料高強(qiáng)度機(jī)械結(jié)構(gòu)材料高彈性模量體育器材材料高耐磨性儲(chǔ)存器材材料高儲(chǔ)氫能力儲(chǔ)氫材料好的生物相容性醫(yī)療器材精密的鑄造性能微電子高硬度刀具材料光亮的表面和高的反射比首飾和裝飾材料高粘稠可流動(dòng)性復(fù)合材料低導(dǎo)熱性能隔熱材料2 研究的主要內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法新型鐵基非晶合金導(dǎo)熱性能分析實(shí)驗(yàn)要求我們?cè)谡J(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)之后，仔細(xì)推敲實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)真對(duì)各實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行修改和完善，以達(dá)到很好的測(cè)量各種高熵鐵基非晶合金的導(dǎo)熱性能，并找到需要的合金成分及溫度。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試儀器非晶及其非晶/納米晶合金熱導(dǎo)率測(cè)試采用德國Thermal Difusivity NETZSCH LFA 447 Analysis激光導(dǎo)熱分析儀，其主要技術(shù)指標(biāo)如表21： 表21 LFA447型激光閃射法導(dǎo)熱儀技術(shù)指標(biāo)溫度范圍RT～300℃氙燈能量10 J/pulse（功率可調(diào)）紅外檢測(cè)器進(jìn)行非接觸式的樣品表面溫升信號(hào)測(cè)試熱擴(kuò)散系數(shù)范圍～1000 mm2/s導(dǎo)熱系數(shù)范圍～2000 W/m103~4104Pa，在氬氣的保護(hù)下，首先通過電離出氫離子后引弧熔煉熔化純Ti大約3分鐘，以此盡可能降低氧化性氣氛，隨后再熔煉原料。晶體可被用作X光的光柵，這些很大數(shù)目的原子或離子/分子所產(chǎn)生的相干散射將會(huì)發(fā)生光的干涉作用，從而影響散射的X射線的強(qiáng)度增強(qiáng)或減弱。就其能量轉(zhuǎn)換而言，一束X射線通過物質(zhì)分為三部分：散射，吸收，透過物質(zhì)沿原來的方向傳播，如下圖22，其中相干散射是產(chǎn)生衍射花樣原因。根據(jù)DSC補(bǔ)償電路特點(diǎn)： I=Is+IR ；Rs=RR （22） P=IR2 (23)可知，當(dāng)樣品有熱效應(yīng)發(fā)生時(shí)，補(bǔ)償給試樣和參比物的功率不相等，若試樣放熱，則Is＜IR，若試樣吸熱，則Is＞IR補(bǔ),DSC曲線的縱坐標(biāo)代表試樣放熱或吸熱的速度，橫坐標(biāo)是溫度或時(shí)間。熱處理后會(huì)得到不同的組織，每種組織有自己的形貌特征。(4)拋光：在金相拋光機(jī)上進(jìn)行。配套的軟件可以記錄在設(shè)定溫度時(shí)的時(shí)間溫升動(dòng)態(tài)曲線。根據(jù)公式ρ=M/V即可測(cè)量出樣品的密度。隨著溫度的繼續(xù)升高，由于過冷液相的晶化導(dǎo)致了放熱峰的出現(xiàn)，直至合金完全晶化。表 31是Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0，2，4，6，8)鑄態(tài)非晶合金的熱參數(shù)試樣Tg/KTx/K △Tx/KTm/KTl/KTg/Tlγ=Tx/(Tg+Tl)δ= Tx/( Tl Tg)1號(hào)84290462137114102號(hào)8289017313691408 3號(hào)86090040136614054號(hào)86391057135414025號(hào)8548933913581400 由上表31我們?nèi)《ǖ谝淮位就耆Щ瘻囟葹?00℃；第二次基本完全晶化溫度為920℃。在250℃溫度時(shí)4號(hào)試樣相對(duì)其它非晶合金成分會(huì)突然增大。（2）合金成分與導(dǎo)熱系數(shù)沒有直接的線性關(guān)系。 C crystallization of Fe26Co22Cr15Mo14C15B6Y2 alloys.從圖39可以知道隨Fe26Co22Cr15Mo14C15B6Y2合金熱導(dǎo)率λ（完全非晶態(tài)）﹤λ（700℃晶化）﹤λ（920℃晶化），700℃部分晶化后的合金與完全非晶態(tài)合金導(dǎo)熱系數(shù)相比變化較小，920℃晶化熱導(dǎo)率變化較大，為完全非晶的兩倍多。圖311 鑄態(tài)Fe30Co18Cr15Mo14C15B6Y合金2非晶、700℃晶化、900℃晶化的導(dǎo)熱系數(shù)圖。 C crystallization of Fe32Co16Cr15Mo14C15B6Y2 alloys.從圖310可以知道隨Fe30Co18Cr15Mo14C15B6Y2合金熱導(dǎo)率λ（完全非晶態(tài)）﹤λ（700℃晶化）﹤λ（920℃晶化），700℃部分晶化后的合金與完全非晶態(tài)合金導(dǎo)熱系數(shù)相比變化比較明顯，920℃晶化熱導(dǎo)率變化更大，；200℃時(shí)其920℃晶化后的合金導(dǎo)熱系數(shù)最大，25℃時(shí)完全非晶態(tài)合金導(dǎo)熱系數(shù)最小。 （a） （b） (a) 鑄態(tài)Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2 合金 （b）鑄態(tài)Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2 合金700℃時(shí)晶化的400倍金相圖片 920℃時(shí)晶化的400倍金相圖片圖313 鑄態(tài)Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2大塊非晶合金晶化后的400倍的金相圖Fig313 The 400 times phase diagram of the ascast Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2alloys after the crystallization .(a) The 400 times phase diagram of the ascast Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2alloys after the crystallization a。Fig 312 Thermal conductivity histogram of the ascast of the crystallization of the amorphous, 700 176。250℃920℃晶化后的合金導(dǎo)熱系數(shù)最大。Fig 39 Thermal conductivity histogram of the ascast of the crystallization of the amorphous, 700 176。Fig 35 Thermal conductivity straight line graph of the ascast of the crystallization of Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0，2，4，6，8) alloys at 920 ℃ .從圖37中可以看出，在920℃溫度晶化后的合金導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高總體上升；2號(hào)試樣Fe24Co24Cr15Mo14C15B6Y2合金的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)其它成分要大，但是在50℃1號(hào)試樣、200℃5號(hào)試樣、250℃4號(hào)試樣有略微減小。圖3337所示為Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0，2，4，6，8)非晶合金及其非晶/納米晶合金隨溫度（25℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃）改變，其導(dǎo)熱系數(shù)的變化規(guī)律：圖35 鑄態(tài)Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0，2，4，6，8)合金完全非晶態(tài)時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)圖樣。Fig 34 DSC curves of the ascast of the amorphous Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0，2，4，6，8) alloys ?？梢悦黠@的觀察到，DTA曲線存在明顯的吸熱峰、放熱峰和過冷液相區(qū)。阿基米德原理闡：一種物體溶于一種液體里，其排開水的體積就等于物體的體積。用石墨為參比物(，,)，為了保證待測(cè)樣品和參比試樣的表面對(duì)熱信號(hào)的吸收率和發(fā)射率保持一致，需要對(duì)試樣的表面進(jìn)行噴石墨處理。將試樣機(jī)械拋光至在100倍光學(xué)顯微鏡下完全看不到表面上的劃痕為止。 非晶合金晶化將確定為非晶的合金分為三組，根據(jù)示差掃描量熱儀DSC曲線所確定的晶化溫度，第二組在箱式電阻爐 SX2系列中以第一次晶化溫度下退火晶化，保溫時(shí)間為1小時(shí)，隨爐冷卻。設(shè)補(bǔ)償回路總的電流強(qiáng)度為I，其中樣品池下面的加熱絲的電流強(qiáng)度為Is；參比池下面加熱絲的電流強(qiáng)度為IR，且在整個(gè)測(cè)試過程中，補(bǔ)償回路的電流強(qiáng)度保持不變。由于元素之間的化學(xué)相互作用，非晶內(nèi)部存在短程有序的結(jié)構(gòu)，對(duì)X射線有一定的反射作用，而且由于這種有序結(jié)構(gòu)是有限的所以X射線不能完全抵消因此出現(xiàn)衍射峰，但因?yàn)榉蔷Р淮嬖诰w，沒有長程有序結(jié)構(gòu)，而且短程有序結(jié)構(gòu)也是隨機(jī)分布的所以出現(xiàn)的衍射峰是漫反射峰。在用電子束轟擊金屬“靶”產(chǎn)生的X射線中,包含與靶中各種元素對(duì)應(yīng)的具有特定波長的X射線，稱為特征（或標(biāo)識(shí)）X射線[24]。本試驗(yàn)從第四、五及第六周期中的第四副族第五副族中選擇元素，選擇了Fe、Co、 Cr、C、B、 Y及Mo七種元素來作為合金成分，分別按照Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0，2，4，6，8)原子百分比進(jìn)行配料（,﹪，﹪, ﹪），配料質(zhì)量為20g,擦拭爐膛內(nèi)壁，銅坩堝底部等處（熔煉爐的堪鍋采用的是水冷銅坩鍋），避免母合金在熔煉或者成形過程中因引入了雜質(zhì)而造成異質(zhì)結(jié)晶核心。4）利用激光閃光法導(dǎo)熱儀LFA447對(duì)非晶合金進(jìn)行導(dǎo)熱性能分析。其在航空航天領(lǐng)域的貢獻(xiàn)更是有目共睹。而非晶合金的極低的熱導(dǎo)率及優(yōu)良的防腐蝕等性能使得其在運(yùn)用過程中很有優(yōu)勢(shì)。適用條件為穩(wěn)態(tài)傳熱過程，即熱通量在不隨時(shí)間改變的環(huán)境下是有效的。帶熔煉完成后，關(guān)閉電源同時(shí)打開吸鑄閥門，合金液體在重力和負(fù)壓作用的共同作用下快速充型。從20世紀(jì)80年代至今，研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種大塊非晶合金的制備技術(shù)。按照晶化機(jī)制主要可以分為熱致晶化、電致晶化、機(jī)械晶化以及高壓晶化。非晶晶化可以看成是形核與長大的過程，在液體凝固過程中，通常應(yīng)用經(jīng)典形核及長大理論對(duì)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)及結(jié)晶機(jī)理進(jìn)行解釋。人們發(fā)現(xiàn)，利用玻璃薄帶材料在適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に嚄l件下可以得到尺寸在幾十個(gè)納米材料的顆粒均勻的彌散在玻璃基體中的復(fù)合結(jié)構(gòu)，或者完全晶化的納米晶材料。到目前為止，還沒有一個(gè)適合預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)所有非晶態(tài)合金形成能力的完整理論，目前普遍接受的是Inoue三個(gè)經(jīng)驗(yàn)原則：①組成合金的主要組元個(gè)數(shù)多于3個(gè)；②主要組元間的原子半徑差應(yīng)大于12﹪；③主要組元間具有很大的負(fù)混合焓，即液態(tài)容易形成大量不同類型的接近化合物當(dāng)量成分的（clusters)[10]。合金熔體在連續(xù)冷卻過程中不發(fā)生結(jié)晶，而直接得到玻璃態(tài)的能力，稱之為非晶合金的玻璃化形成能力（GFA），抗結(jié)晶能力越強(qiáng)，玻璃形成能力就越好，就越容易形成非晶體。在新型非晶合金的鑄造過程中，取決于原子擴(kuò)散的相變，需要組元間的協(xié)同擴(kuò)散才能達(dá)到不同相的平衡分離，而這種協(xié)同擴(kuò)散，會(huì)限制新型非晶合金的有效擴(kuò)散速率，冷卻時(shí)的相分離在高溫區(qū)通常被抑制從而延遲到低溫區(qū)間。對(duì)于二元共晶合金，結(jié)晶相和液相的成分差異大，其間又有多相競(jìng)爭，晶化的形核和長大過程需要原子做長程運(yùn)動(dòng)，因此晶化過程容易被抑制。由此，我們可以得出，新型非晶合金的混合熵要明顯高于傳統(tǒng)合金。也就是說，只有伴隨自由能的降低的過程才能自發(fā)的進(jìn)行。目前北京有色金屬研究院獲得了一個(gè)關(guān)于新型非晶合金表面涂層的國家自然科學(xué)基金，中山大學(xué)也獲得了一個(gè)關(guān)于新型非晶合金磁性方面的自然科學(xué)基金項(xiàng)目。從這個(gè)意義上講，鐵基非晶態(tài)合金可謂是一種新型的綠色工程材料，也是一項(xiàng)有利于緩解氣候變暖的有效技術(shù)措施[67]，與世界可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，這一點(diǎn)已得到了國際社會(huì)的普遍認(rèn)同。一旦金屬冷卻速率很快，隨著溫度的下降，原子還來不及重新排列就被凝固住了，由此就產(chǎn)生了鐵基非晶態(tài)合金[5]。最近牛津大學(xué)和伯明翰大學(xué)的科學(xué)家也開始在等摩爾多主合金方面開展了研究工作。因此，傳統(tǒng)的合金配方仍不脫離以一種金屬元素為主的觀念，人類依此觀念配制不同合金，采用不同的制造加工工藝，進(jìn)而應(yīng)用到不同的地方，都是在這個(gè)框架下發(fā)展及改善的。商業(yè)化的產(chǎn)品，為的是給社會(huì)上其他有需要的機(jī)構(gòu)與特定行業(yè)而設(shè)計(jì)的，而理論知識(shí)不是實(shí)際，我們自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)我們是一種很好的磨煉，細(xì)節(jié)的完善需要我們?nèi)矫娴乃伎迹鱾€(gè)實(shí)驗(yàn)過程的完成也為我們以后的工作奠定了良好的理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)。玻璃的原子則是紊亂而長程無序的，其導(dǎo)熱性能不是很好。其中包括：合金元素的選擇、合金的熔煉及制備﹑合金的組織分析﹑合金的性能分析及一系列的具體試驗(yàn)等等。而在此之前從來沒有人用過如此多種主金屬元素做出單純的晶體結(jié)構(gòu)，所以這一發(fā)現(xiàn)意義重大。也稱為玻璃態(tài)合金或非結(jié)晶合金。C, 920176。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。(4) Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y2合金在700℃及920℃晶化過程依次為：非晶相→Cr23C6+Fe23B6+αFe固溶體+非晶相→Cr23C6+Fe23B6+αFe固溶體+非晶相關(guān)鍵詞：鐵基非晶合金 熱處理 晶化 導(dǎo)熱性能 指導(dǎo)老師簽名：Performance of thermal conductivity properties of Fe24+xCo24