方向实验设备及测试仪器实验方案实验步骤试样制备衍射试验差热分析测定玻璃转化温度变非晶合金晶化金相试样的制备及观察合金导热性能实验实验结果分析非晶合金的分析非晶合金的分析二〇二年六月十二日星期二非晶合金的导热性能分析合金导热性能线型图分析合金导热性能柱状图分析合金金相与导热性能分析结论参考文献致谢附录二〇二年六月十二日星期二引言选题的背景和意义自然界中物质从组成物质的原子模型考虑，可以分为有序结构和无序结构两类。晶体是典型的有序固体结构，而液态气态和些固体都属于无序结构。因此，固体物质可以分为晶态固体和非晶态固体﹝﹞。非晶态合金是指由超急冷凝固，合金凝固时原子来不及有序排列结晶，得到的固态合金是长程无序结构，没有晶态合金的晶粒晶界存在。也称为玻璃态合金或非结晶合金。新型非晶合金则是在开发玻璃形成能力强的非晶合金的基础上发现的类由等原子比多组元高混合熵稳定的固溶体合金，即由五种或五种以上主要元素以等摩尔比或近等摩尔比组成的高混乱度的合金。熵是热力学上代表混乱度的个参数，个系统元素越多，混乱度越大，熵就越大﹝﹞。波尔兹曼定义，为体系可以具有的排列构型数。组态熵对非晶的形成与稳定非晶重要。块体非晶合金的成分般是共晶合金，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，与微合金化合金相比，新型非晶合金组元数多，每种元素都可看为是溶质原子每个主元含量都不超过，但也不低于，因此没有种元素能占含量高每个主元含量都不低于，但也不超过﹝﹞，研究难度很大，比如其位于五元相图的中心位置，并且是固溶体相等。但是与传统合金不同，多主元高熵非晶合金是由多种主元集体领导而表现其特色的合金，在多项使用性能方面具有十分明显的优势，它的优异的力学性能良好的加工性能优良的软磁硬磁性能独特的膨胀特性等物理特性良好的生物相容性能极高的抗多种介质腐蚀的能力等等，使其成为工业应用潜力的新型合金理想的航天飞行器结构材料，具有很高的学术研究价值，引起了科学界的广泛关注和积极探索。因为新型非晶合金中的元素比较多，元素的混乱度很大，高熵效应促进了元素间的混合，使得多种金属主元素倾向于混乱排列而形成简单的结晶相，即混合成体心立方晶体面心立方晶体或密排六方体等简单密堆体结构，甚至非晶体化，却抑制了脆性的金属间化合物的形成﹝﹞。而在此之前从来没有人用过如此多种主金属元素做出单纯的晶体结构，所以这发现意义重大。二〇二年六月十二日星期二近几十年来非晶合金领域里有两大突破其，就是用多种金属元素配制成了大块非晶多功能的超弹塑性合金其二，就是制成了纳米结构的新型非晶合金。作为其中之的新型的高熵铁基非晶合金就目前而言，还是片处女地，但同时又是个蕴含工业发展潜力的宝藏，可以开发出大量的高技术材料，而目还可以制作成块材涂层或薄膜。新型非晶合金的研究具有前瞻性，具有学术研究及应用价值。由于新型非晶合金的应用潜力多元化，面对的产业也多元化，因此传统合金工业的升级及高科技产业的发展也将为新型非晶合金开辟无限发挥的空间，这无疑对传统冶金的钢铁行业的提升具有重大意义。新型非晶合金主要通过快速凝固机械合金化获得，利用这两种方法获得的新型非晶合金，其组织更倾向于形成纳米晶体，甚至非晶体。目前高熵合金的研究多事集中在铸态下的性能测试，我们知道铸态下的合金产品有着天然的性能缺陷空洞疏松等，我们要致力于解决这些缺陷的同时加强其他性能的研究。本课题的目的是为了在指导老师的指导之下设计系列的实验检验各种高熵铁基非晶合金的导热性能，并对比在不同合金成分温度及晶化条件下的高熵铁基非晶合金的性能，得到想要的合金的性能。其中包括合金元素的选择合金的熔炼及制备﹑合金的组织分析﹑合金的性能分析及系列的具体试验等等。本实验从第四五六和第四五副族中选择了多种元素，使其在具有高强度高硬度良好的耐蚀性等好的性能的情况下同时具有良好的导热性。通过电弧熔炼将各种元素制备成圆柱状非晶合金，射线衍射法非晶合金导热性能测定等试验对合金进行各种性能测定。完成这系列试验后对试验结果作必要的分析，其中最主要的是对非晶合金及其晶化条件下进行导热性能的分析。系列实验的完成对今后的非晶态合金的研究有很大的助益，高熵铁基非晶合金的研究还处于个比较新的阶段，而导热性能的研究更是很少被涉及。但是些零件在使用中需要大量吸热或散热时，则要用导热性好的材料。导热性能好的物体，往往吸热快，散热也快。金属具有整齐的点阵，它的原子是严格地按周期排列的，因而具有相当高的导热性能。玻璃的原子则是紊乱而长程无序的，其导热性能不是很好。而好的导热性能材料多用于空间技术和尖端工业，所有发展非晶态合金的导热性对科技的发展与进步是很有帮助的。同样导热性能不好的情况下对金属材料镀非晶合金后，涂层与基体的结合强度低，热障涂层的主要作用是降低热端部件的工作温度，防止部件发生高温腐蚀，提高航空发动机操作温度和热效率，降低排气量，节约燃料，延长零件的使用寿命等。有文献报道，目前先进的热障涂层可使高温燃气与金属基体表面之间产生高达的隔热温降。而航空航天工业对所用隔热材料的重量和体积要求二〇二年六月十二日星期二较为苛刻，往往还要求它兼有隔音减振防腐蚀等性能。导弹仪器舱隔热的同时需要具有防腐蚀能力的材料，而非晶涂层正好满足这条件。研究发现，在成本相同的条件下，非晶材料具有比传统晶态隔热材料更大的潜在应用价值和商业效益。非晶态合金已经深入到现代化社会的材料及航空航天等多种领域，很多专业的公司都在做相关方面的产品，也有很多人。图铸态非晶合金保温小时的晶化曲线。保温小时的晶化曲线。二〇二年六月十二日星期二从图可以看出在晶化时晶粒尺寸比较大，但在晶化时会有其他晶相从晶化的晶粒中形核析出，所以晶粒尺寸很小。图为非晶合金经不同温度退火后的试样的图谱，从图可知，由非晶合金所特有的弥散状谱峰，到出现了少量尖锐的衍射峰，说明热处理后的非晶样品中生成了新的晶化相，发生了部分晶化，且随着热处理温度的升高，弥散峰向晶化峰转化的趋势增加，说明晶化程度增强从图可知，在次晶化完成后的温度退火保温小时晶化，此时出现了明显的晶态衍射峰，说明非晶合金在此温度经过定时间的孕育后仍会发生晶化，经分析晶化相为固溶体化合物当非晶合金在晶化图，析出物为固溶体及相，这些晶化相的生成，使得非晶试样的均匀性受到破坏，缺陷增多。但是热量是依晶格振动的格波来传递的，格波分为声频支和光频支两类。般来说，固体中传导热量的载体是电子格波声子磁激发以及在些情况下的电磁辐射。其导热系数可由各种导热载体的贡献叠加而成。非晶体般由于原子无序排列，光频波能量比较微弱，对热容的贡献可以忽略，对热导的作用同样也可忽略。所以非晶体热导是由声子来传递的，平均自由程很短，鉴于非晶态独特的,声子的平均自由程都被限制在几个晶胞间距的量级，所以晶格热导率很低再加上非晶般电导率很低或根本不导电，电子热导率也极低。但是随着温度的升高，无序逐渐变成有序，非晶逐渐晶化时，同时高频率的声波逐渐产生可以在种程度上冲破短程的晶胞量级，平均自由程随之升高，声子传播速度也同时升高，因而热导率提高。同时，声子传导与晶格振动的非谐和有关。晶体结构越复杂，晶格振动的非谐和越大，自由行程则趋于变小，从而声子的散射大，比较低。纳米晶体晶粒尺寸小晶界多，缺陷多，晶界处杂质也多，声子容易散射，故平均自由行程小，从而也比较小。二〇二年六月十二日星期二结论非晶合金及晶化后的合金分别在热导率数据表明，非晶合金的热导率均比较小，在之间在之间，非晶及其晶化后的试样的热导率均随温度的升高总体上升号试样由上升到非晶合金及其非晶纳米晶合金分别在热导率数据表明，非晶合金在温度时的导热性能相对稍高，非晶合金的玻璃形成能力好则导热系数也相对较高。非晶合金及其非晶纳米晶合金分别在热导率数据表明试样的热导率的大小关系是完全非晶态﹤部分晶化﹤晶化，时，号试样完全非晶态合金的导热率最小，仅为时，在退火晶化后的热导率最大。合金随着温度的升高，非晶合金的在及晶化过程依次为非晶相固溶体非晶相固溶体非晶相。二〇二年六月十二日星期二参考文献马国锋,非晶态合金和表面润湿性，年，东北大学出版社出版。李忠丽，多主元新型非晶合金的组织结构与性能研究，年。林丽蓉,高熔化温度五元新型非晶合金组织及性能研究，年。张勇,非晶和新型非晶合金，年，科学出版社出版。,。。闫志杰李金富周尧和等。大块非晶形成合金液体的热物理性能与玻璃形成能力。,陶平均,杨元政,董振江,任燕萍比对系大块非晶合金晶化行为的影响稀有金属材料与工程惠希东陈国良著，块体非晶合金化学工业出版社出版，年月。周正,王鲁,王富耻,等对非晶合金非晶形成能力及耐腐蚀性能的影响北京理工大学学报吴文飞，姚可夫，非晶合金纳米晶化的研究进展,年月。卢百平，岑仕美，徐辉制备工艺对合金组织和导热性能的影响,金属铸锻焊技术,。张登伟,滕新营,李波,张文洁对基块体非晶形成能力及热稳定性的影响,济南大学学报自然科学版,。二〇二年六月十二日星期二材料近代分析测试方法，年常铁军刘喜军著，哈尔滨工业大学出版社。魏艳萍,示差扫描量热仪仪应用与操作。二〇二年六月十二日星期二致谢历时四个月，毕业设计终于走向尾声。在整个毕业设计过程中，从开题到论文的结束，我遇到了很多困难，实验方案的设定实验操作过程实验数据处理各种问题层出不穷，多亏同学，老师的帮忙，我才能顺利完成设计。在这里，我要特别感谢我的导师陈庆军老师及师兄刘江烈的悉心指导与督促，同时感谢他们的谅解与包容。陈老师的严格要求，也让我在整个毕业设计过程中学到了很多，不仅仅是专业知识，更多的是做人，相信对我以后的学习工作和生活会有所帮助。也要感谢整个课题组的同学对我的帮助，尤其是师兄刘江烈，数次直面我的坏脾气。四年的大学生活已接近尾声，这四年中，老师的谆谆教导同学的互帮互助使我在专业知识专业技术和为人处事方面都得到了很大的提高，四年前的我对什么都处于个懵懂的状态，四年后的今天，经过各种历练的我已经做好了步入社会的准备。感谢南昌航空大学在我四年的大学生活当中对我的教育与培养，感谢材料科学与工程学院的所有老师，没有你们的辛勤劳动，就没