鋯基塊體非晶激光點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、物理學、化學和電磁學性能，目前在航空航天、體育用品、通訊產(chǎn)品（手機）、能源和電器領域得到一定的應用，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域內(nèi)的應用，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較佳的途徑。塊體非晶合金在熱力學上處于亞穩(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。
　　 要保證熱影響區(qū)不產(chǎn)生晶化，即保證HAZ各個部位的熱循環(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對低加熱速率下的晶化曲線和高加熱速率下的晶化曲線進行擬合，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、下采用激光靜止點熱源作用時間下Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金晶化臨界點的熱循環(huán)曲線，對Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶合金進行了不同脈沖激光作用時間下的靜止點熱源實驗，獲得了不同工藝參數(shù)下晶化的非晶試樣。計算出了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熱源作用時間下塊體非晶焊點演變趨勢模型。
　　 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)點焊下的晶化問題。采用YAG脈沖激光器對Zr53.7Ni9.4Cu28.5Al8.4塊體非晶每間隔0.4mm進行一次點焊，通過光鏡實驗，場發(fā)射掃描電鏡實驗和能譜分析實驗來研究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