[发明专利]激光的应用以及检测非晶合金临界晶化时间的方法

说明书

本发明提供激光在检测非晶合金临界晶化时间中的应用。本发明还提供一种检测非晶合金临界晶化时间的方法。激光处理样品速度快，可以在小样品上通过改变实验参数高通量加工处理。传统的方法只能测量那些具有好的玻璃形成能力的成分，即具有毫秒量级的临界晶化时间的成分。本发明的方法不但能测量具有好的玻璃形成能力的成分,而且可以测量玻璃形成能力差的成分。激光脉宽短，适合寻找具有毫秒量级的非晶合金的临界晶化时间，时间分辨率高。通过本发明的检测方法，由非晶态到晶态的结构判断准确。本发明的检测方法简单有效，通过本发明的方法检测出的非晶合金临界晶化时间精度高，误差小。

技术领域

本发明属于材料领域。具体地，本发明涉及激光的应用以及检测非晶合金临界晶化时间的方法。

背景技术

非晶合金因具有高强度、高硬度、高弹性和高耐磨性等优异性能而广受关注，目前已经开发出近千种成分。非晶合金的玻璃形成能力是制约它形成尺寸的关键因素。临界晶化时间是指非晶合金在熔点以下和玻璃化转变温度以上最短的晶化时间。临界晶化时间越长，则玻璃形成能力越大。目前，测量临界晶化时间的主要方法是在冷却中测量其最小急速冷却速率或在加热中测量其最小的不晶化临界升温速率。然而，传统的实验方法费时费力，需要大量样品反复试验，对实验环境要求苛刻，很难快速且精确地表征某种成分的非晶形成能力，因此非晶合金的临界晶化时间的直接测量是一个巨大的挑战。

传统的方法有例如电悬浮法，其精度为1s；差热分析法，其精度为0.1s；闪速差热分析法，其精度为0.1ms。传统的方法是在真空条件下测量的，其精度最大只能达到0.1ms，并且只能测那些具有好的玻璃形成能力的成分，即具有毫秒量级的临界晶化时间的成分。

因此，迫切需要一种新的测量非晶合金的临界晶化时间的方法。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种新的测量非晶合金的临界晶化时间的方法。具体地，本发明的目的在于提供一种检测速度快、检测方法简单有效的能够直接检测非晶合金临界晶化时间的方法。

本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：

本发明人发现，激光加工是一种先进技术，主要优势是加工速度快，其对材料的相互作用是一个多次反复快速加热和快速冷却的过程，满足快速检测的需要，因此利用激光处理可实现不同体系的非晶合金临界晶化时间的高通量检测。本发明人还出乎预料地发现，在空气条件下，激光处理的方法，不但其精度可达到0.01us，而且既可以测量玻璃形成能力好的成分，也可以测量玻璃形成能力差的成分。本发明的方法的精度是传统方法不能达到的。

一方面，本发明提供一种激光在检测非晶合金临界晶化时间中的应用。

另一方面，本发明提供一种检测非晶合金临界晶化时间的方法，包括以下步骤：

(1)清洗非晶合金；

(2)将清洗后的非晶合金固定后，在空气条件下，采用激光处理非晶合金，并且采用X射线衍射仪判断激光处理区域是否发生晶化现象；所述激光采用如下工艺参数：

功率P为10W，光斑直径D为0.05mm，扫描速度v为100-800mm/s，激光脉宽τ为2-250ns，重复频率f为150-400kHz；

其中，采用激光处理非晶合金时，选定的工艺参数中的功率和光斑直径不变，任意改变扫描速度v、激光脉宽τ、重复频率f；其中，改变重复频率f时的步长△f≤50kHz；扫描速度的步长为△v≤20mm/s；

(3)通过X射线衍射仪判断激光处理区域是否发生晶化现象，找到使非晶合金由保持非晶态到晶态的激光工艺条件，将非晶合金发生晶化时对应的激光工艺参数定义为非晶合金临界晶化激光工艺参数，此时对应的重复频率记为f₀，扫描速度记为v₀、激光脉宽记为τ₀、光斑直径记为D₀；