zr基块体金属玻璃激光焊接机理的研究

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1、分类号学号M200970719学校代码10487密级硕士学位论文Zr基块体金属玻璃激光焊接机理的研究学位申请人：张虎学科专业：材料加工工程指导教师：黄安国博士答辩日期：2012年1月10日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyontheMechanismofLaserWeldingofZr-basedBulkMetallicGlassCandidate：ZhangHuMajor：Mater

2、ialProcessingEngineeringSupervisor：DoctorHuangAnguoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除已经标明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文

3、版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期:年月日日期:年月日华中科技大学硕士学位论文摘要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

4、、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

5、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

6、，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。关键词：Zr基块体金属玻璃；临界停留时间；激光焊接；晶化行为；数值模拟I华中科技大学硕士学位论文AbstractBulkmetallicglasseshavebeenappliedinelectronicindustry,mechanicalengineering,chemicalengineering,biomedicalandaerospacefields,duetoitshighstrength,wearresistance,corrosionresistan

7、ce,goodbiocompatibility,excellentsoftmagneticpropertiesandlowmagneticloss.Withthefurtherdevelopmentofresearchesofbulkmetallicglasses,theirengineeringapplicationwillbemoreextensive.Intheengineeringapplicationfield,thejoiningofbulkmetallicglassesisanunavoidableissue,regarding

8、whichweldingshouldbeparticularlyemphasized.Inthisarticle,pulsedlaserirradiationwas