【正文】 t at 700℃ and 920℃ ． The characteristic crystallization processes and the variation of the thermal conductivity properties of amorphous alloys were identified by Xray diffraction (XRD) and Metallographic Microscope. The Thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat capacity of bulk metallic glass were measured at different temperature(25℃ 、 50℃ 、 100℃ 、 150℃ 、 200℃ and 250℃ ) by thermal analyzer (NETZSCH LFA 447, Germany). The effect of different temperature, position and heattreated temperatures on thermal conductivity properties of amorphous alloys has been studied. And the relationship among thermophysical properties crystallization behavior, structure and temperature has been discussed. The results show： (1) That with the increasing of temperature, the thermal conductivity of Fe24+xCo24xCr15Mo14C15B6Y2(x=0， 2， 4， 6， 8) amorphous alloys and its amorphous specimens all increase from 25 ℃ to 250 ℃ . (2) There is no direct relationship between alloy position and thermal conductivity. (3) The thermal conductivity from low to high is amorphous alloy, 700176。C. the thermal conductivity of Fe24Co24Cr15Mo14C15B6Y2 alloys are only w/mK at the temperature of 250 ℃ 。 C and 920 176。晶體是典型的有序固體結(jié)構(gòu)，而液態(tài)、氣態(tài)和某些固體都屬于無序結(jié)構(gòu)。 非晶態(tài)合金是指由超急冷凝固，合金凝固時原子來不 及有序排列結(jié)晶，得到的固態(tài)合金是長程無序結(jié)構(gòu)，沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在。新型非晶合金則是在開發(fā)玻璃形成能力強的非晶合金的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的一類由等原子比多組元、高混合熵穩(wěn)定的固溶體合金，即由五種或五種以上主要元素以等摩爾比或近等摩爾比組成的高混亂度的合金。波爾茲曼（ Boltzmann）定義： S = klnΩ，Ω為體系可以具有的排列構(gòu)型數(shù)。塊體非晶合金的成分一般 是共晶合金，而新型非晶合金是接近等原子比合金，是典型的高合金化合金，與微合金化合金相比，新型非晶合金組元數(shù)多（ n≥5，每種元素都可看為是溶質(zhì)原子；每個主元含量都不超過 35％，但也不低于 5％，因此沒有一種元素能占 50％）、含量高（每個主元含量都不低于 5％，但也不超過 35％） ﹝ 3﹞ ，研究難度很大，比如其位于五元相圖的中心位置，并且是固溶體相等。 因為新型非晶合金中的元素比較多，元素的混亂度很大，高熵效應(yīng)促進了元素間的混合，使得多種金屬主元素傾向于混亂排列而形成簡單的結(jié)晶相，即混合成體心立方晶體 BCC）、面心立方晶體（ FCC)或密排六方體（ HCP)等簡單密堆體結(jié)構(gòu)，甚至非晶體化，卻抑制了脆性的金屬間化合物的形成 ﹝ 4﹞ 。 南昌航空大學學士學位論文 2 近幾十年來非晶合金領(lǐng)域里有兩大突破：其一，就是用多種金屬元素配制成了大塊非晶、多功能的超彈塑性合金；其二，就是制成了納米結(jié)構(gòu)的新型非晶合金。新型非晶合金的研究具有前瞻性，具有學術(shù)研究及應(yīng)用價值。新型非晶合金主要通過快速凝固、機械合金化獲得，利用這兩種方法獲得的新型非晶合金，其組織更傾向于形成納米晶體，甚至非晶體。 本課題的目的是為了在指導老師的指導之下設(shè)計一系列的實驗檢驗各種高熵鐵基非晶合金的導熱性能，并對比在不同合金成分、溫度及晶化條件下的高熵鐵基非晶合金的性能，得到 想要的合金的性能。本實驗從第四、五、六和第四、五副族中選擇了多種元素，使其在具有高強度、高硬度、良好的耐蝕性等好的性能的情況下同時具有良好的導熱性。完成這一系列試驗后對試驗結(jié)果作必要的分析，其中最主要的是對非晶合金及其晶化條件下進行導熱性能的分析。但是某些零件在使用中需要大量吸熱或散熱時，則要用導熱性好的材料。金屬具有整齊的點陣，它的原子是嚴格地按周期排列的，因而具有相當高的導熱性能。而好的導熱性能材料多用于空間技術(shù)和尖端工業(yè)，所有發(fā)展非晶態(tài)合金的導熱性對科技的發(fā)展與進步是很有幫助的。有文獻報道，目前先進的熱障涂層可使高溫燃氣與金屬基體表面之間產(chǎn)生高達 170℃ 的隔熱溫降。導彈儀器艙隔熱的同時需要具有防腐蝕能力的材料，而非晶涂層正好滿足這一條件。 非晶態(tài)合金已經(jīng)深入到現(xiàn)代化社會的材料及航 空航天等多種領(lǐng)域，很多專業(yè)的公司都在做相關(guān)方面的產(chǎn)品，也有很多人在研究相關(guān)方面的東西。相信實驗的完成也將會為非晶態(tài)合金的研究添上很有利的一筆！同時也將引發(fā)高熵非晶合金得到廣泛的工業(yè)運用！ 高熵鐵基非晶合金的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進展 自幾千年來，合金的發(fā)展都是以一種金屬元素為 主的 (一般都超過 50%)﹝ 3﹞ 隨著添加各種不同的合金元素而產(chǎn)生不同的合金，以滿足所需的性能要求。于是，研究員們利用這些新的制造加工工藝又開發(fā)出新的高性能合金。直到 1960 年，美國加州理工學院的 Duwez 等用槍淬法得到了十幾微米厚度的金硅非晶薄帶，研究人員才開始在這片新領(lǐng)域開創(chuàng)出一片新 天地。但是，這些大塊非晶合金也都是以一種元素為主的合金。而且，根據(jù)傳統(tǒng)合金的發(fā)展經(jīng)驗可知，雖然可以通過添加特定的少量合金元素來改善合金的性能，但合金元素種類過多會導致很多化合物尤其是金屬間化合物的出現(xiàn)，從而導致合金性能的惡化，如變脆。正因為如此，我們所開發(fā)的合金系種類很有限，傳統(tǒng)合金的發(fā)展空間變得越來越小了。因此， 20xx 年之前沒有相應(yīng) 的 研 究 工 作 在 中 國 臺 灣 之 外 的 地 區(qū) 開 展 。中國臺灣的海洋大學也有學者在進行新型非晶合金的耐腐蝕性能研究。目前，在中國臺灣國科會的大力支持下，中國臺灣清華大學正聯(lián)合工研院材料所、成功大學開展新型非晶合金大型納米化和非晶化的研究計劃，中國廣東的韶關(guān)學院也有教授參與他們的研究。 20xx 年 ，美國的 Ponnabalam 等制備成了非鐵磁性、高硬度（顯微硬度達 13GPa）非晶鋼，使鐵基塊狀非晶態(tài)合金在結(jié)構(gòu)材料中也有了應(yīng)用前景。我們這里重點研究鐵基高熵非晶合金晶化行為與導熱性能的關(guān)系?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，金屬熔化后，內(nèi)部原子處于活躍狀態(tài)。具有鐵磁性的非晶態(tài)金合金又稱鐵磁性金屬玻璃或磁性玻璃。 鐵基非晶態(tài)合金的一大特點，就是它的制造工序簡單。 鐵基非晶態(tài)合金的另一特點，就是它的節(jié)能效果顯著。發(fā)電量的節(jié)約意味著發(fā)電燃料的節(jié)省，相應(yīng)地也就減南昌航空大學學士學位論文 5 小了室氣體的排放量，有利于環(huán)境保護。而目前哈爾濱工業(yè)大學等許多大學的研究人員對在高熵鐵基非晶合金進行研究。主要工作是制備出了強度更高的體心立方（ BCC）高熵熔體合金，并對新型非晶合金的合金化結(jié)構(gòu)變化做了系統(tǒng)的工作。我國臺灣地區(qū)的研究處于國際領(lǐng)先水平，特別是臺灣 ―清華大學 ‖和臺灣工研院。目前北京有色金屬研究院獲得了一個關(guān)于新型非晶合金表面涂層的國家自然科學基金，中山大學也獲得了一個關(guān)于新型非晶合金磁性方面的自然科學基金項目。非晶態(tài)合金就是液態(tài)金屬在冷卻的過程中形核過程能被完全抑制而均勻連續(xù)地凝固成固體而得到的。 非晶合金的形成熱力學原理 通常，在熔點 Tm 以上，液態(tài)具有較晶態(tài)更低的吉布斯自由能 G；而在熔點 Tm以下，則液態(tài)具有較晶態(tài)高更高吉布斯自由能。也就是說，只有伴隨自由能的降低的過程才能自發(fā)的進行。 對于合金體系，若 ΔG越大，則表明過冷液體發(fā)生結(jié)晶轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力越大，而非晶的形成剛好和結(jié)晶的凝固過程相競爭，體系為弱非晶體系，因此，如果液體被過冷到玻璃轉(zhuǎn)化溫度 Tg以下，而未發(fā)生結(jié)晶過程，則可轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷Ш辖鸹蚪饘俨ＡА?H主要反應(yīng)原子間相互結(jié)合的能量，在均為前過渡族元素或均為后過渡族元素的同類元素中，元素之間在液態(tài)連續(xù)互溶，其混合焓將會接近于零，可以認為 H 變化很小。多組元等原子比具有高混合熵的合金熱力學上易處于亞穩(wěn)態(tài)，對金屬間化合物具有強烈的抑制作用，更能展現(xiàn)出非晶化的傾向，其組織結(jié)構(gòu)和性能與傳統(tǒng)合金相比具有更多的特殊性。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。如此高的混合熵必然對合金的相形成規(guī)律造成一定的影響。因為生成相的數(shù)目遠小于由吉布斯相率確定的最大數(shù)目，這意味 著高混合熵增進了組元間的相容性，從而避免發(fā)生相分離而導致合金中端際固溶體或金屬間化合物。從動力學的角度來說，抑制原子的擴散和重排有利于大塊非晶合金的形成。對于二元共晶合金，結(jié)晶相和液相的成分差異大，其間又有多南昌航空大學學士學位論文 7 相競爭，晶化的形核和長大 過程需要原子做長程運動，因此晶化過程容易被抑制。液體的粘度 η 和有效擴散系數(shù)Deef關(guān)系如下： Deef=kT／ 3πηa (13) 式中， k 為波爾茲蔓常量 A 原子間距 球狀合金結(jié)晶相過了冷液體在穩(wěn)態(tài)時的形核率和長大速率可以表示為： I =1030 exp(－ bα3β／ Tr(ΔTr)2)／ η (14) U =102 f﹝ 1－ exp(－ βΔTr／ Tr)﹞ (15) 式中， I—均勻形核速率； U—長大速率； T—熱力學溫度； Tr—比溫度， Tr =T／ Tm， Tm 為熔點溫度； ΔTr—比過冷度， ΔTr =1－ Tr； f—固相表面上有利于原子沉積或去除的位置分數(shù)； b—球核的形狀因子， b=16π／ 3。 這些參數(shù)中， η， α和 β三個參數(shù)會改變 I 和 U 的值，通過減少 I 和 U 使非晶形成能力增加。 αβ1/3＞ 時，在一定的冷卻速率下可以抑制結(jié)晶而形成非晶；當 αβ1/3＜ 時，則無法抑制非晶的形成。在新型非晶合金的鑄造過程中，取決于原子擴散的相變，需要組元間的協(xié)同擴散才能達到不同相的平衡分離，而這種協(xié)同擴散，會限制新型非晶合金的有效擴散速率，冷卻時的相分離在高溫區(qū)通常被抑制從而延遲到低溫區(qū)間。如果通過化學無序擾亂晶體即在單細胞的一個晶格上用兩個不同的原子尺寸代替原來的單一 原子。但對于復雜的晶體結(jié)構(gòu)，一個第三類原子可以使二元有序結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。而到了四元晶體時，引入的新晶體結(jié)構(gòu)類型就相當少了，形成周期有序結(jié)構(gòu)的能量變得愈來愈有限。 非晶合金的玻璃形成能力 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，玻璃形成能力就越好，就越容易形成非晶體。但是他對云多元合金存在的固相和液相實際成分差別沒有加以區(qū)分。后來英國謝菲爾德大學的 Davies 提出深共晶理：合金的玻璃轉(zhuǎn)化溫度 Tg與成分的依賴性 較小，而液相線溫度 T1 在共晶點處最低，所以共晶點處的 Trg 總是很大，因此，共晶合金的玻璃形成能力最高。 20xx 年呂昭平和 Liu 也提出了 γ 判據(jù)， γ=Tx／（ Tg＋ T1)， γ與樣品的臨界冷卻速度存在一定的關(guān)系（ Rc=1021exp(－)）。到目前為止 ，還沒有一個適合預測和設(shè)計所有非晶態(tài)合金形成能力的完整理論，目前普遍接受的是Inoue 三個經(jīng)驗原則： ① 組成合金的主要組元個數(shù)多于 3 個； 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混合焓，即液態(tài)容易形成大量不同類型的接近化合物當量成分的（ clusters)[10]。張勇認為， Pr(Cu,Ni)Al偽三元合金系中合金的最優(yōu)玻璃形成能力位于過共晶成分點。 非晶合金的晶化行為和結(jié)構(gòu)弛豫 非晶合金的晶化 非晶合金是通過快冷的發(fā)放獲得的，是處于非平衡狀態(tài)下的合金，在熱力學上處于亞穩(wěn)狀態(tài)，比晶體的自由能更高，因此，在適當?shù)臈l件 ( 加熱或輻照 ) 下 , 它們將向穩(wěn)定的晶態(tài)轉(zhuǎn)變 ,轉(zhuǎn)變?yōu)榫w , 即發(fā)生晶化。因此， 大塊非晶合金的晶化行為研究， 對理解非晶合金的固態(tài)相變機理、判斷合金的非晶形成能力、制備新型材料等方面具有重要的意義 [11]。人們發(fā)現(xiàn)，利用玻璃薄帶材料在適當?shù)耐嘶鸸に嚄l件下可以得到尺寸在幾十個納米材料的顆粒均勻的彌散在玻璃基體中的復合結(jié)構(gòu)，或者完全晶化的納米晶材料。根據(jù)晶化產(chǎn)物可將非晶態(tài)合金晶化分為初晶型、共晶型和多晶型。 ⑵ 共晶型，是