ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ НА МОРФОЛОГИЮ И КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ ЗОНЫ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ АМОРФНОГО СПЛАВА СИСТЕМЫ Zr-Cu-Ag-Al

С момента своего создания аморфные сплавы привлекают огромное внимание благодаря своим превосходным физико-химическим свойствам, к которым относится высокая прочность, низкий модуль упругости и устойчивость к коррозии. На данный момент существует несколько способов получения металлических стекол, однако размер полученных заготовок лимитирован. Поэтому для промышленного применения в качестве элементов конструкций необходимы технологии получения качественных сварных соединений, в частности с помощью лазерной сварки. Кроме того, лазерная обработка поверхности является перспективной технологией для повышения механических свойств аморфных сплавов. При этом в обоих случаях физика протекающих процессов не отличается, а их понимание необходимо для совершенствования технологий лазерной обработки, что, безусловно, является актуальной задачей.

В работе было исследовано влияние лазерного излучения на поверхность аморфного сплава Zr46(Cu4/5Ag1/5)46Al8. Образец подвергался воздействию единичного лазерного импульса миллисекундной длительности (3 мс) и энергией 3 Дж. Исследование выполнялось методами автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, а также было проведено численное моделирования температурных полей, вызванных лазерным излучением, в пакете COMSOL Multiphysics 5.2.

В центре кратера обнаружены нанокристаллы, встроенные в аморфную матрицу. Численным моделированием установлено, что скорость охлаждения, наблюдаемая в эксперименте, не должна приводить к кристаллизации. Причиной этому может быть атомарный кислород, обнаруженный в поверхностном слое. Также выявлено, что распределение кислорода вдоль радиуса кратера находится в обратной зависимости от скорости фронта кристаллизации вдоль того же направления. В работе сделано предположение, что контроль над условиями охлаждения и атмосферой позволяет получить заранее определенные кристаллические структуры на поверхности аморфных сплавов, что повысит их механические свойства.