● 摘要
由于其优异的机械性能、独特的物理和化学性能等，非晶合金成为材料科学领域里的一个研究热点，是一种理想的工程材料。在过去的二十多年中，人们采用快速凝固技术已制备出一系列具有高非晶形成能力的块体非晶合金，激光表面处理可以达到比传统的快速凝固工艺更高的冷却速度（﹥105 - 108 K/s），从而在材料的表面形成一定厚度的非晶合金涂层，达到对材料进行表面改性的目的。同时，利用激光表面处理技术对非晶合金进行处理，可以改善非晶合金的性能，制备得到具有优异力学性能和耐腐蚀性的非晶合金。本论文采用激光表面处理技术在Zr基、Cu基和Ti基合金表面成功制备出厚度为100~200 μm的非晶合金涂层。以Cu基合金为研究对象，详细分析了激光表面处理对合金显微结构的影响。结果表明，从样品的表层到内部，样品横截面可分为三个区域：激光熔化层、过渡区和基体。激光熔化层是完全的非晶结构；过渡区是纳米晶弥散分布的非晶纳米晶复相结构，与基体相比，该区域具有较高的硬度。激光熔化层的厚度和过渡层的显微结构取决于合金的组分和激光表面处理工艺参数。本论文以Zr基非晶合金为研究对象，分析了激光表面处理工艺对非晶合金的力学性能和耐腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、扫面电子显微镜和万能材料试验机来表征和测试了经过不同工艺处理的非晶合金试样的显微结构和力学性能。结果表明，淬态Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金的压缩断裂强度为1890 MPa，塑性变形仅为0.3%，激光处理后Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金的压缩断裂强度达到2005 MPa，塑性变形提高到5.3%。通过电化学测试来研究激光处理的Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金在3 mass% NaCl溶液中的腐蚀行为。在3 mass% NaCl溶液中，淬态Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金的钝化区宽度为80 mV，激光处理后Zr55Cu30Al10Ni5非晶合金的钝化区宽度为155~210 mV，钝化电流密度较低（10-3 A/m2数量级），耐腐蚀性能明显改善。