水导激光技术应用案例之非晶合金加工

发布日期：2025-06-16 09:17 浏览量：

非晶合金因其独特的短程有序、长程无序原子结构，展现出高强度、高弹性、优异耐腐蚀性等特性，被誉为“液态金属的固态版本”，在航空航天、生物医疗及精密器械领域具有广阔应用前景。其亚稳态特性导致加工难度极高，传统工艺难以平衡热积累与晶化抑制的矛盾。本文以水导激光技术为核心，解析其在非晶合金加工中的创新应用与技术突破。

一、非晶合金加工的技术瓶颈

非晶合金的加工困境源于其独特的物理特性：

热敏感性：快速冷却铸造需在毫秒级完成，工艺窗口狭窄；热塑性成型依赖过冷液相区软化，但粘度变化与结晶驱动力易引发局部晶化。
减材制造缺陷：电火花加工因放电高温诱发亚表面微裂纹；飞秒激光虽降低热影响，但低温环境下仍可能触发非晶-晶态相变。
氧化与污染：传统干法激光加工中，高温促使材料表面氧化生成脆性副产物（如ZrO₂、Cu₂O），显著降低构件性能。

上述问题导致非晶合金构件易形成热影响区（HAZ），造成力学性能劣化与微观结构失稳，制约其工程化应用。

二、水导激光技术的创新突破

水导激光技术通过水射流动态冷却与熔融物冲刷的协同作用，实现非晶合金的高效精密加工，其核心优势体现在以下三方面：

精准热管理：水射流在激光作用区形成动态冷却层，将热输入限制在微米级区域，抑制热传导引发的晶化倾向。实验表明，WJGL加工的HAZ厚度仅为15 μm，较传统干法激光降低80%以上。
氧化抑制机制：水流实时冲刷加工界面，隔绝氧气接触，避免氧化锆（ZrO₂）等脆性相生成。XRD分析显示，WJGL加工底面仅保留基体铜相，而干法激光顶面出现显著Cu₂O特征峰。
熔融物冲刷效应：高速水流清除熔融残渣，减少重铸层与微裂纹，提升表面完整性。相较于飞秒激光，WJGL加工表面粗糙度降低50%，无亚表面缺陷。