“材料高通量实验”是材料基因组计划的重要组成部分，其核心是通过实验通量的大幅度提高实现研究效率的根本转变。目前用于研究合金体系的高通量手段非常有限，且多数实验方法只能在定性表征的基础上实现材料的粗略筛选。有鉴于此，本文拟设计两种互补的高通量热分析方法?纳米量热法和变温电阻法，一次性制备成分或结构丰富的样品库，并对纳米量级薄膜样品的热容、相变焓变以及微观结构变化进行并行的定量表征，为相关材料的快速筛选提供更准确、高效的途径。
　　为实现上述研究目标，本文围绕MEMS结构的纳米量热和变温电阻传感器阵列，从传感器设计和制备、数据分析方法、电路及硬件测试系统设计和搭建以及样品在传感器上的制备和表征方法等方面进行了深入研究，并提出了一种高灵敏度低噪声差分式纳米量热方法。设计和制备的纳米量热传感器阵列，能实现芯片上的原位热处理以及温度和热信息的同步采集。传感器的工作温度可达1500K、扫描速率105K/s，基于传感器设计的差分纳米量热方法的灵敏度达12pJ/K，能检测到纳米量级样品的微弱相变。快速量热扫描能大幅度缩短测试时间，也为研究相变动力学及特殊合金材料如金属玻璃的非平衡相变和形状记忆合金的快速相变提供了有效的方法。同时，新型高通量变温电阻传感器具有同步测量材料的电阻和温度及原位热处理功能，传感器的使用温度范围从液氮温度至约1000K，在该温度范围内温度均一性优于0.112%，优异的温度均一性使得传感器具有极高的灵敏度，可以满足微弱相变的探测要求。
　　在高通量纳米量热和变温电阻传感器阵列研究的基础上，本文采用两种热分析方法，对多元合金薄膜的相变过程、金属玻璃的玻璃形成能力及形状记忆合金的马氏体相变行为进行了系统的研究。
　　首先，采用差分纳米量热法研究了Cu50Zr50的相变历程及CuZr形状记忆合金的结晶行为和马氏体相变。Cu50Zr50的纳米量热结果表明，可以通过快速热处理调控样品的微观结构和相组成，得到不同组合的CuZr2、Cu10Zr7、CuZr玻璃态或CuZr奥氏体相或CuZr马氏体相。纳米量热实现了CuZr从10K/s到21000K/s加热速率下的结晶动力学研究，发现升温结晶与冷却凝固的形核控制结晶机制不同，主要由生长控制。论文在快速纳米量热扫描条件下研究了CuZr马氏体相的形成条件——只有当加热温度略低于完全熔化温度Tm2，即将样品半熔化时才会形成室温下的马氏体相。进一步采用快速（2500K/s）热循环方法研究CuZr马氏体的相变行为，结果表明低温热循环会导致马氏体相变过程中的缺陷累积而使相变热滞增大，若将奥氏体相退火或高温热处理，可将缺陷消除从而使相变恢复稳定性。
　　其次，采用变温电阻法研究了Ni-Ti-Cu形状记忆合金的马氏体相变和Pd-Si基金属玻璃的结晶和玻璃形成能力，结果表明该方法能够准确地测出马氏体相变的温度及金属玻璃的晶化温度，且能够灵敏地探测到金属玻璃的结构弛豫和玻璃化转变等原子结构的微弱变化。通过将样品晶化后的电阻与玻璃形成能力相关联，发现玻璃形成能力好的材料晶化后的电阻值大，这一规律结合高通量的变温电阻传感器的应用，为快速筛选金属玻璃提供了一种高效的途径。