题目：激光表面熔化对非晶合金形成及性能的影响

本文采用激光表面熔化技术对合金进行处理，系统研究了利用激光制备非晶合金、激光表面处理对非晶合金力学性能的影响以及激光处理后合金表面和过渡区域的摩擦磨损性能和腐蚀行为。通过对这一领域的研究，深入分析了利用激光制备非晶合金的形成与合金非晶形成能力的关系；非晶表层与晶体基体之间过渡区域非晶-晶体复合相组织形成的热力学和动力学条件；激光处理后非晶合金塑性变形能力提高的内在机理；表面性能与合金结构的关系以及在磨损和侵蚀环境下合金服役的安全性问题。首先，利用激光表面熔化的方法在不同基体和成分中制备了非晶合金表层，研究了利用激光制备非晶合金表层的形成与合金的非晶形成能力之间的关系。实验表明，合金的非晶形成能力、熔点、组织和成分的不均匀性都是利用激光制备非晶合金过程中的影响因素。激光工艺参数对非晶合金的形成具有重要的影响，提高加载电压有利于充分熔化合金，提高扫描速度有利于增加冷却速率，在二者匹配范围内可形成非晶合金。采用有限体积法模拟了激光处理过程中合金表面及不同深度处的热流与温度分布，分析了非晶表层与晶体基体之间非晶-晶体复合相组织形成的热力学和动力学条件。其次，采用激光熔化作为处理手段，对非晶合金进行表面熔化处理以消除表面铸造缺陷、提高自由体积分数和加载残余应力。实验发现，激光处理后非晶合金的结构并未发生变化，仍保持单相非晶结构。激光表面熔化处理后的非晶合金在压缩、弯曲变形条件下具有更高的塑性变形能力。利用实验测量及计算模拟的方法表征了激光处理后合金残余应力的分布情况。在残余应力作用下，弯曲试样中性轴位置的偏移使剪切台阶的宽度发生变化是激光处理后非晶合金弯曲塑性变形能力提高的原因。最后，对激光处理晶体合金得到的非晶合金表层及具有不同结构的过渡区域进行了摩擦磨损性能和腐蚀行为的研究。非晶-纳米晶复合相组织由于引入了球状纳米颗粒作为滚动摩擦单元从而具有低的摩擦系数。非晶-枝晶复合相组织因具有高的硬模比表现出高耐磨损能力。激光处理后表层非晶合金具有更高的耐点蚀能力和低的自腐蚀速率，但由于激光处理过程中产生的残余拉应力可能会出现应力腐蚀现象。过渡层中，由于不同相之间存在电位差，形成了原电池结构，出现了选择性腐蚀。XPS分析发现，激光处理可提高表面氧含量，在腐蚀过程中，氧元素能与Ti和Zr生成更为致密的氧化膜从而抵抗点蚀的发生。综上所述，利用激光表面熔化技术可制备大面积的耐腐蚀抗冲蚀非晶合金涂层，研究与评价了该涂层的形成机理与性能，揭示了结构与性能之间的内在关系，具有重要的科学意义和应用价值。