非晶合金晶化曲线的研究-西北有色金属研究院.PDF

第 38 卷 第 3 期 稀有金属材料与工程 Vol.38, No.3 2009 年 3 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING March 2009 非晶合金晶化曲线的研究 1 2 1 2 3 李 波 ，夏 春 ，何可龙 ，龙文元 ，李志远 (1. 江西省电力科学研究院，江西 南昌 330096) (2. 南昌航空大学，江西 南昌 330063) (3. 华中科技大学，湖北 武汉 430074) 摘 要：采用静置激光点热源重熔技术，对非晶合金重熔后的晶化特征进行分析。结果表明，热影响区(HAZ) 的晶化趋 势大于熔化区(MZ) ，在热影响区和母材的交界位置，合金处于即将晶化而又未晶化的临界状态，晶化曲线与临界位置 的热循环曲线相切。根据相切原理，通过数值模拟不同重熔条件下临界位置的热循环曲线，建立了用于直观预测焊接 工艺参数的非晶合金 Zr48Cu45Al 17 晶化曲线。 关键词：非晶合金；晶化曲线；静置激光点热源；数值模拟 中图法分类号：TG139+ .8 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2009)03-0447-04 随着应用领域的扩展，非晶合金的焊接逐渐成为 采用电弧熔炼法，在高纯氩气保护下，把确定配 研究的重点之一，利用电子束、激光束等高能束焊接 比的高纯组元 Zr(99.98%) 、Al(99.9%)和 Cu(99.999%) 方法已成功地实现了非晶合金的焊接[1~4] 。然而，从结 熔化成成分均匀的合金铸锭并快速冷却得到厚度为 2 构和热力学角度分析，非晶合金内能高于相应晶态合 mm 的板状非晶态合金。板材经机械加工，切割成 10 金的内能，处于非平衡的亚稳态，在一定条件下，会 mm×10 mm×2 mm 试样，采用 YAG 连续激光器进行激 发生非晶态向晶态的转变( 晶化)[5] ，因此，焊接非晶合 光点光源重熔试验，离焦量为 0 mm ，重熔过程中轴向 金要解决的首要问题在于避免接头区可能的晶化现 氩气保护以避免氧溶入熔化区。工艺规范如表 1 所示。 象。 接头经抛光腐蚀后，采用光学显微镜进行显微组织 非晶合金焊接接头的晶化包括熔化区的液/ 固结 观察，腐蚀液配比：50 mL HNO ＋50 mL H O ＋3 mL HF 。 3 2 晶和热影响区的固态结晶。利用连续冷却转变(CCT) 曲线可直观估计熔化区保持非晶态的临界冷却速度， 表 1 非晶合金激光重熔条件 但是受加热和冷却作用的影响，热影响区不仅晶化趋 Table 1 Laser re-melting conditions of the amorphous alloy [6~8] Laser power Holding time Diameter of spot size 势明显 ，而且仅通过 CCT 曲线难以评价其晶化行 Entry