供稿人:趙洪炯 魯中良 發(fā)布日期：2017-07-26
非晶合金，又稱金屬玻璃、玻璃合金，憑借其高強(qiáng)度、高彈性、高硬度以及優(yōu)良的耐蝕性能，受到研究人員的廣泛關(guān)注。熱塑性成型和鑄造是制造非晶合金的主要方法，然而，長期以來，制造尺寸較大、形狀復(fù)雜的非晶合金零件仍是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。快速成型技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)非晶合金的制造成為可能，然而，使用增材制造技術(shù)制造非晶合金，常出現(xiàn)基板與非晶合金箔的結(jié)合不牢的問題。近日，密蘇里科技大學(xué)的研究人員提出一種通過在基板上焊接非晶合金箔，改善基板與箔間結(jié)合效果的方法。
在LFP（laser-foil-printing）工藝（如圖1所示）中，若直接使用非晶合金箔片在晶體基板上成型，則由于兩者的理化性質(zhì)差異而難以穩(wěn)定結(jié)合。
圖 1 LFP工藝示意圖
研究人員在基板上焊接兩層厚度為100μm的非晶合金箔，并通過激光切割將多余部分切除以獲得適用于非晶合金增材制造的基板。制造過程如圖2所示。
圖 2 將非晶合金箔焊接至基板
研究人員采用了Ti6-4和Zr702兩種常見材料的作為基板，采用LM105作為非晶合金箔，分別進(jìn)行焊接試驗(yàn)，并對基板的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。分析發(fā)現(xiàn)Ti6-4作為基板時(shí)，垂直于激光掃描方向的橫截面出現(xiàn)了明顯的旋渦狀圖案，平行于激光掃描的橫截面則出現(xiàn)了裂紋（如圖3所示）；而Zr702作為基板時(shí)，則不會出現(xiàn)此類缺陷。
圖 3 LM105箔與Ti6-4基板焊縫橫縱截面
此項(xiàng)新式基板設(shè)計(jì)，為非晶合金的增材制造提供了更穩(wěn)定的技術(shù)保障，也為更大尺寸，更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非晶合金零件制造創(chuàng)造了條件。