论文部分内容阅读
块体金属玻璃以其高强度、耐磨性、耐蚀性、良好的生物相容性、优良的软磁性和低磁损耗等特点,已经在电子、机械、化工、生物医学和航空航天等领域得到应用。随着块体金属玻璃研究的深入和发展,块体金属玻璃必将拥有更为广阔的工程应用前景。工程应用中块体金属玻璃的连接是一个无法回避的问题,因而焊接问题显得尤为重要。本文采用脉冲激光静止点热源加热Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4块体金属玻璃,系统分析了接头组织、构成演变、晶粒形貌特征和晶化行为。结果表明:熔化区内的晶化与块体金属玻璃的玻璃形成能力相关,热影响区内的晶化与块体金属玻璃的热稳定性相关,热影响区相比熔化区更容易晶化。对激光作用过程的温度场进行了有限元数值模拟,得到了熔化区和热影响区的热循环曲线,在此基础上对熔化区和热影响区的不同晶化机制进行了解释;并提出把在熔点和玻璃转变温度之间的“临界停留时间”作为成功实现块体金属玻璃焊接的判据。随后,采用光纤激光器对Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4块体金属玻璃进行了焊接试验,研究了不同激光焊接工艺参数对焊接接头组织的影响,探讨了在焊接热循环作用下焊缝和热影响区的晶化行为。在激光功率1200W,光斑直径0.3mm,离焦量0,焊接速度为30m/min的工艺条件下,热影响区仍有尺寸约4μm的晶粒析出。采用有限元数值模拟计算了激光焊接时,临界晶化处在熔点和玻璃转变温度区间的停留时间,与块体金属玻璃的临界停留时间进行了对比,初步验证了临界停留时间判据的正确性。