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校对夏雨图片来源：非晶中国大数据库非晶合金(Amorphousalloy)又称金属玻璃(Metallicglass)，是20世纪60年代逐步发展起来的一种新型材料，因其优异的性能在各个领域具有广阔的应用前景。当前，非晶合金因制备过程中需要K/s以上的冷却速度，故导致非晶合金的尺寸较小且形状简单，成为非晶合金在工程应用中受限制的关键性问题所在。汪卫华院士提出：与非晶材料复合化相关的界面匹配、工艺和方法等问题仍然是材料难题；而非晶复合其他材料可以克服非晶本身的缺陷，实现新的结构和功能特性，扩大非晶合金应用范围。利用焊接的方法可大大增加非晶的应用，但对于非晶在焊接热过程中易于晶化的问题，使得众多学者在探索一种能使非晶焊接时尽可能不发生晶化的方法与工艺。
兰州理工大学有色金属先进加工与再利用国家重点实验室黄健康等尝试采用脉冲激光焊的方法，实现了锆基非晶合金的对接连接，获得成形良好的熔焊接头，并对接头焊缝进行了表征，分析了锆基非晶合金接头不同区域的微观组织结构、结晶相，计算了接头不同区域的结晶分数。此外，通过同步热分析仪进行特征温度和热稳定性分析，计算接头不同区域的结晶分数，并在此基础探索了接头热循环过程及结晶的原因。相关研究成果于年6月7日在《材料导报》中网络首发。
研究人员采用脉冲激光焊接的方法对锆基非晶合金(Zr44Ti11Ni10Cu10Be25)进行对接熔焊工艺试验，在合适的工艺参数下获得成形良好的锆基非晶合金熔焊对接接头。采用金相显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、同步热分析仪等多种测试手段对成形接头的形貌、晶体相，结晶组织特性及热稳定性进行分析。从XRD曲线上可以看出，锆基非晶合金母材仅存在一个“馒头状”的非晶弥散包，没有任何的布拉格衍射峰出现，表明锆基非晶合金母材在X射线分辨率下基本保持非晶结构；而热影响区和焊缝区在宽带的衍射峰上有几个尖锐的衍射峰，说明在脉冲激光焊接锆基非晶合金过程中，由于冷却速率较低，在冷却过程成形成结晶，并且一部分仍然保持原始非晶状态，接头区域由非晶相与结晶相组成（图1）。通过有限元分析获取的热循环曲线在冷却过程中与C曲线相交，表明非晶合金发生了结晶，并且焊缝区与C曲线的结交面积大于热影响区，与结晶分数的计算结果相吻合。对于脉冲激光束焊接，冷却速度并不能达到非晶制备过程中所需的极高的冷却速度(K/s)，从而未能限制过冷液相结构向晶体结构的转变。因此，脉冲激光焊接熔池在凝固过程中形成了结晶组织，这一结果在定性上与X射线衍射分析结果一致（图2）。结果显示，接头热影响区的二次电子图像中发现纳米结晶，焊缝区则为小块体状结晶相；热影响区及焊缝区的布拉格衍射峰对应的是Zr2Cu和Zr2Ni；接头三个区域中，焊缝区表现出最高的维氏硬度；结合DSC曲线中放热峰的晶化热焓，计算出接头热影响区与焊缝区的结晶分数分别为4.2%和32.0%。
该项工作得到了国家自然科学基金项目的支持。
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