鋯基塊體非晶激光點(diǎn)熱源作用下晶化問題及晶化曲線建立.pdf

1、非晶合金具有優(yōu)良的力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和電磁學(xué)性能，目前在航空航天、體育用品、通訊產(chǎn)品（手機(jī)）、能源和電器領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用，但是由于塊體非晶合金非晶形成能力的限制，目前圓棒形狀塊體非晶的尺寸最大只能做到72mm，限制了塊體非晶合金在工程領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，因此采用合適的焊接方法獲得更大尺寸的非晶合金是一個(gè)較佳的途徑。塊體非晶合金在熱力學(xué)上處于亞穩(wěn)態(tài)，在較慢加熱速率下容易轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的晶態(tài)。傳統(tǒng)的焊接方法顯然不能提供足夠快的加熱和冷卻速率

2、，需要采用能夠提供快速加熱和冷卻的激光和電子束等焊接方法。即使采用激光焊接方法，雖然焊接接頭的熔凝區(qū)內(nèi)容易保持非晶狀態(tài)，但是在熱影響區(qū)則容易出現(xiàn)晶化。因此，如何避免熱影響區(qū)的晶化成為研究的熱點(diǎn)。
　　 要保證熱影響區(qū)不產(chǎn)生晶化，即保證HAZ各個(gè)部位的熱循環(huán)曲線不與塊體非晶合金的晶化曲線相交，因此獲得塊體非晶合金的晶化曲線就顯得十分必要。非晶材料熱特性的研究主要是采用DSC方法進(jìn)行分析，但由于DSC的最大加熱速率僅為500K/mi

3、n,而大多數(shù)非晶合金在加熱過程中保持非晶特性所需要的臨界加熱速率均大于500K/min,因此僅僅借助DSC方法建立晶化曲線是不夠的。本課題擬利用DSC建立低加熱速率下的晶化曲線，通過數(shù)值模擬的方法建立起高加熱速率下的晶化曲線，通過Origin8.0對(duì)低加熱速率下的晶化曲線和高加熱速率下的晶化曲線進(jìn)行擬合，建立起Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金完整的晶化曲線。
　　 為了通過ANSYS數(shù)值模擬獲得高升溫速率

4、下采用激光靜止點(diǎn)熱源作用時(shí)間下Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金晶化臨界點(diǎn)的熱循環(huán)曲線，對(duì)Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金進(jìn)行了不同脈沖激光作用時(shí)間下的靜止點(diǎn)熱源實(shí)驗(yàn)，獲得了不同工藝參數(shù)下晶化的非晶試樣。計(jì)算出了Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金的晶化激活能大約為220KJ/mol，提出了不同脈沖激光靜止點(diǎn)熱源作用時(shí)間下塊體非晶焊點(diǎn)演變趨勢模型。
　　 為了更一

5、步研究Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金在YAG脈沖激光器連續(xù)點(diǎn)焊下的晶化問題。采用YAG脈沖激光器對(duì)Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶每間隔0.4mm進(jìn)行一次點(diǎn)焊，通過光鏡實(shí)驗(yàn)，場發(fā)射掃描電鏡實(shí)驗(yàn)和能譜分析實(shí)驗(yàn)來研究Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金不同晶化區(qū)域的組織結(jié)構(gòu)及其成分變化等。結(jié)果表明：晶化的區(qū)域主要為重熔區(qū)、二次熱影響區(qū)和一次熱影響區(qū)，形成了重熔區(qū)晶化區(qū)、二次熱