【導(dǎo)讀】本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)。的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本。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。影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。Fe24+xCo24-xCr15Mo14C15B6Y2鐵基非晶合金，將其線切割成直徑為?；鸸に嚋囟冗x擇分別是700℃、920℃，保溫時(shí)間為1小時(shí)。利用X射線衍射儀、金。采用德國NETZSCHLFA447激光閃射法導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量儀測(cè)定了非晶。Fe24+xCo24-xCr15Mo14C15B6Y2非晶合金的熱導(dǎo)性能的影響，探討了熱物理性能與組織結(jié)。50℃、100℃、150℃、200℃、250℃熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)表明，非晶合金的熱導(dǎo)率均比較小，在25℃～250℃之間，非晶及其非晶/納米晶試樣的熱導(dǎo)率均隨溫度的升高總體上升；合金成分與導(dǎo)熱系數(shù)沒有直接關(guān)系;退火晶化后晶粒很細(xì)，導(dǎo)熱系數(shù)為為w/mK，相對(duì)較小。Cr23C6+Fe23B6+α-Fe固溶體+非晶相→Cr23C6+Fe23B6+α-Fe固溶體+非晶相

　　

【正文】 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。將原材料放入 非自耗電弧熔煉爐 內(nèi)，并同時(shí)在鄰近坩堝內(nèi)放入純 Ti，便于吸收爐中氧化性氣氛。 先用擴(kuò)散泵將將電弧爐內(nèi)抽真空到 改用分子泵將其抽真空到 5103~4104Pa，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。為了保證各合金元素混合均勻，防止成分偏析，母合金需要反復(fù)熔煉 4 次或以上，制得母塊合金，將其置于套筒內(nèi)，經(jīng)高頻感應(yīng)線圈加熱熔化，再用壓頭以一定的壓強(qiáng)和速 度持續(xù)加壓，將合金壓入銅模，將合金冷壓成型成熔煉出直徑為 14mm毫米，高度為 2mm 板狀，并將其進(jìn)行線切割為 ~餅狀（如果是柱狀，高徑比為 2:1）。 這種方法由于金屬溶液的充填過程很快，而且熔體和鑄模之間接觸良好，并且保持較大壓力，因此可以獲得較高的冷卻速度和生產(chǎn)率，確定制備試樣所需元素 配料，并將其制備成試樣 采用 XRD、 DSC 等確定試樣為非晶合金，并將其分為三組，每組為相同的 5 種成分 第一組直接測(cè)量導(dǎo)熱性能 第二組加熱到第一次晶化完全溫度后保溫1h 后測(cè)量導(dǎo)熱性能 第三組加熱到第二次晶化完全溫度后保溫1h 后測(cè)量導(dǎo)熱性能 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 從而產(chǎn)生更大尺寸的非晶合金。將所得的合金樣品根據(jù)組分標(biāo)號(hào)：Fe24Co24Cr15Mo14C15B6Y21 號(hào)； Fe26Co22Cr15Mo14C15B6Y22 號(hào)；Fe28Co20Cr15Mo14C15B6Y23 號(hào)； Fe30Co18Cr15Mo14C15B6Y24 號(hào)；Fe30Co18Cr15Mo14C15B6Y25 號(hào)。 Xray 衍射試驗(yàn) Xray 衍射， X射線衍射，通過對(duì)材料進(jìn)行 X射線衍射，分析其衍射圖譜，獲得材料的成分、材料內(nèi)部原子或分子的結(jié)構(gòu)或形態(tài)等信息的研究手段。射線是一種 波長很短 (約為 20～ )的 電磁波 ，能穿透一定厚度的物質(zhì)，并能使 熒光 物質(zhì)發(fā)光、照相乳膠感光、氣體電離。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]。 X射線是 原子 內(nèi)層電子在高速運(yùn)動(dòng)電子的轟擊下躍遷而產(chǎn)生的光輻射，主要有連續(xù) X射線和特征 X射線兩種。 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。由于大量原子散射波的疊加，互相干涉而產(chǎn)生最大強(qiáng)度的光束稱為 X射線的衍射線。滿足衍射條件，可應(yīng)用布拉格公式： 2dsinθ=nλ (21) 式中： θ― 入射角； λ― 波長。 應(yīng)用已知波長的 X射線來測(cè)量 θ角，從而計(jì)算出晶面間距 d，這是用于 X射線結(jié)構(gòu)分析；另一個(gè)是應(yīng)用已知 d的晶體來測(cè)量 θ角，從而計(jì)算出特征 X射線的波長，進(jìn)而 可在已有資料查出試樣中所含的元素。 Xray衍射試驗(yàn)采用的是日本理光 D/maxrB型衍射儀，采用的是 Cu Kα輻射 (波長為 )，石墨單色器濾波，管電壓為 45Kv，管電流為 40mA，掃描速度為 (2theta) : 5deg/min，掃描范圍 (2theta):20deg~l00deg，步長為 。試驗(yàn)用的樣品為塊狀，線切割后依次經(jīng)過 100、 1000、 20xx、耐水砂紙 研磨之后， 用 5號(hào)、 6號(hào)金相砂紙研磨， 并用 Cr2O3懸浮液進(jìn)行機(jī)械拋光的試樣。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。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 X射線與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生各種復(fù)雜過程。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。 圖 22 X 射線與物質(zhì)的作用 Fig 22 The role of the Xrays with matter 差熱分析測(cè)定玻璃轉(zhuǎn)化溫度變 利用綜合熱分析儀 (SETSYS EVOLUTION 16/18)進(jìn)行玻璃轉(zhuǎn)化溫度 Tg點(diǎn)的測(cè)定。我們采用的是功率補(bǔ)償式示差掃描量熱儀 DSC。 DSC按程序升溫，經(jīng)歷樣品材料的各種轉(zhuǎn)變?nèi)缛刍?、玻璃化轉(zhuǎn)變、固態(tài)轉(zhuǎn)變或結(jié)晶，研究樣品的吸熱和放熱反應(yīng)。下圖 3為功率補(bǔ)償型 DSC工作原理： 圖 23 功率補(bǔ)償型 DSC 工作原理 Fig 23 Principle of power pensation of differential scanning calorimeter 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 在 儀器樣品與參比池下面有補(bǔ)償加 熱絲，如果試樣吸熱，補(bǔ)償器就供熱給試樣，使試樣與參比物的溫度相等， ΔT=0；如果試樣放熱，補(bǔ)償器便供熱給參比物，使試樣與參比物溫度相等， ΔT=0。這樣，補(bǔ)償?shù)哪芰烤褪菢悠肺栈蚍懦龅哪芰?[25]。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。根據(jù) DSC的補(bǔ)償電路可知 I=Is+IR， ， DSC補(bǔ)償電路中試樣和參比物下面的補(bǔ)償加熱絲電阻 Rs和RR，這樣，補(bǔ)償功率的大小只與補(bǔ)償電路的電流強(qiáng)度有關(guān)。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。吸熱峰向上，放熱峰向下。整個(gè)測(cè)量過程在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)氣氛下進(jìn)行。將試樣切割成 3 毫米直徑樣品。之后在 20 K/min 升溫速率下從室溫升到 1700℃ ，再隨爐冷卻，將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理畫出熱流與溫度的關(guān)系曲線，測(cè)量出合金的熱穩(wěn)定系數(shù)。非晶態(tài)是亞穩(wěn)狀態(tài)，處于高能態(tài)， DSC 可以判斷出存在玻璃轉(zhuǎn)變區(qū)，測(cè)定玻璃轉(zhuǎn)化溫度 Tg，看 DSC 曲線上的晶化焓的大小，和已報(bào)道過的非晶合金作一下比較或者是和自己的已經(jīng)確定非晶樣品的比較；相差不多就可以確定合金的成分為非晶。 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。第三組在 箱式電阻爐 SX2 系列以 第二次晶化溫度下退火晶化，保溫時(shí)后隨爐冷卻至室溫取出試樣（因試樣外觀基本一致，退火過程中，一定要標(biāo)好號(hào)，記住擺放的順序，以免弄錯(cuò)）。 金相試樣的制備及觀察 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。每種組織的耐腐蝕性也有差異，因此通過制樣，腐蝕，微觀組織會(huì)出現(xiàn)不同的襯度或者說灰度，這樣我們南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 就能在金相顯微鏡下觀察到晶化后的細(xì)小的晶體結(jié)構(gòu)。金相實(shí)驗(yàn)分為制備金相和金相拍照兩個(gè)過程，制備金相試樣是通過鑲嵌、研磨、拋光等步驟，使金屬材料具備金相觀察的 要求，然后再進(jìn)行拍照。金相試樣的制備及觀察過程如下（流程圖如圖 26）： 圖 26 Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0， 2， 4， 6， 8)合金 進(jìn)行金相試樣制備流程 Fig 26 The process of Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6 Y2(x=0， 2， 4， 6， 8) alloys for metallographic sample preparation (1)制樣：利用線切割技術(shù)將 2mm厚度非晶板狀試樣切割成圓餅狀 . (2)鑲嵌：鑲嵌： 鑲嵌是針對(duì)某些試樣磨制時(shí)過小不易拿放，且防止將試樣磨成鍥狀而采取的一種方法。本實(shí)驗(yàn)在金相試樣鑲嵌機(jī)上進(jìn)行，采用樹脂鑲嵌， 135℃ 保壓 10 min。 (3)磨樣：將非晶合金試樣經(jīng)過 100水砂粗磨之后，再用不同粒度的水砂紙按1000、 20xx的順序仔細(xì)研磨之后，再用 5 號(hào)、 6 號(hào)金相砂紙研磨，進(jìn)行機(jī)械拋光，拋光所用拋光劑為 Cr2O3 懸浮液。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。因試樣較脆，磨光時(shí)不能過熱，試樣斷裂及氧化。 (4)拋光：在金相拋光機(jī)上進(jìn)行。粗拋，采用 Cr2O3 懸浮液及細(xì)呢布在拋光機(jī)上拋至試樣表面無明顯劃痕；精拋，用清水拋光，直至無劃痕、污跡、拖尾等成為光滑無痕的鏡面。 (5)腐蝕：在腐蝕前要用無水酒精清洗吹干。由于這種合金耐腐蝕，采用王水（鹽酸和硝酸配制，它們的體積比為 3:1）試劑浸蝕，待腐蝕足夠的時(shí)間后，用清水沖洗再用酒精漂洗試樣，然后用熱風(fēng)吹干，即可在金相顯微鏡下觀察。 (6)觀察和拍照：在金相顯微鏡上通過調(diào)節(jié)顯微鏡的調(diào)節(jié)旋鈕將組織調(diào)至清晰后進(jìn)行組織觀察組織和在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域拍攝照片。 經(jīng) 1000水砂紙 經(jīng) 20xx水砂紙 經(jīng)絨布精細(xì)拋光 經(jīng) 5 號(hào)金相砂紙 經(jīng)初帆布拋光 100水 砂粗磨 用酒精沖洗吹干 經(jīng) 6 號(hào)金相砂紙 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 合金導(dǎo)熱性能實(shí)驗(yàn) 在激光閃射法導(dǎo)熱儀 LFA447 上測(cè)定導(dǎo)熱系數(shù)。 用石墨為參比物 (厚度 ，直徑 ,密度 )，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。激光閃射法實(shí)驗(yàn)原理如下圖 2 28 所示，是在一定的設(shè)定溫度 T 下，由激光器在瞬間發(fā)射一束一定能量的脈沖激光，均勻照射在樣品下表面，激光能量轉(zhuǎn)化為瞬態(tài)熱流，使得樣品的下表面瞬時(shí)升溫，熱量以一維熱傳導(dǎo)方式自下表面向上表面?zhèn)鬟f，不存在橫向的熱傳遞損耗，在窄的溫升范圍內(nèi)試樣的物性不隨溫度變化；激光脈沖寬度接近于無限小或相對(duì)于樣品半升溫時(shí)間近 似可忽略；并用紅外探測(cè)器測(cè)量激光脈沖發(fā)出時(shí)至樣品上表面中心部位的相應(yīng)溫升的過程。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?？梢愿鶕?jù)公式（ 24）（ 25）： γ=d2／ t1／ 2 （ 24） Cd=CrMrΔTr,mQd／ MdΔTd,mQr （ 25） 其中， d—樣品厚；， t1/2—半升溫時(shí)間； Cd， Cr—分別為待測(cè)和 參考試樣的比熱容； Qd， Qr—表征閃光能量大小的信號(hào)； ΔTd,m,ΔTr,m—分別為待測(cè)和參考試樣的設(shè)定最大溫升值。 M—質(zhì)量。 可計(jì)算出樣品在溫度 T 時(shí)的熱擴(kuò)散系數(shù) γ及待測(cè)樣品比熱容 Cd。 圖 27 激光閃射法測(cè)量基本原理 圖 圖 28 時(shí)間 溫升動(dòng)態(tài) Fig 28 The principle of thermal analyzer Fig 28 Dynamic about time temperature 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 試樣中，使用螺旋測(cè)微器測(cè)量試樣厚度，三次 測(cè)量求平均值。試樣的厚度采用排水法測(cè)量。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。如果一種物體的體積大于水的體積，這時(shí)就可以根據(jù)物體浸入水時(shí)排開水的體積確定物體的體積。根據(jù)公式 ρ=M/V 即可測(cè)量出樣品的密度。表 24 為試樣的厚度及密度 g/cm3 表 24 為試樣的厚度、密度表 試樣 第一組 厚度 mm 密度g/cm3 第二組 厚度 mm 密度g/cm3 第三組 厚度 mm 密度g/cm3 1 號(hào) 2 號(hào) 3 號(hào) 4 號(hào) 5 號(hào) 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 非晶合金的 XRD 分析 圖 31 所示為熔煉后得到的 Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0， 2， 4， 6， 8)合金 5 種成分 的 XRD 圖譜。由圖可以看出，常溫下該非晶合金 XRD 圖譜中僅在2θ＝ 41176?！?47176。時(shí) 存在彌散的非晶漫射峰 , 而不存在尖銳的晶態(tài)相衍射峰 , 又沒有長程周期性及特定間距的晶面存在，證明樣品結(jié)構(gòu)為完全的非晶態(tài)。 20 30 40 50 60 70 80Intensity(a.u)2 θ /176。 x=0 x=2 x=4 x=6 x=8