一種使金屬玻璃產(chǎn)生拉伸塑性的加工處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及金屬玻璃加工領(lǐng)域，具體設(shè)及一種能夠激發(fā)金屬玻璃在拉伸狀態(tài)下發(fā) 生均勻流變，產(chǎn)生拉伸塑性的加工處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬玻璃是一種非晶態(tài)合金，原子間為金屬鍵結(jié)合，排列呈無序狀態(tài)，類似于玻璃 的結(jié)構(gòu)，因此既具有金屬的特性又有玻璃的特性。特殊的結(jié)構(gòu)使金屬玻璃表現(xiàn)出優(yōu)異的力 學(xué)性能，具有超高強(qiáng)度和彈性極限、高硬度、高斷裂初性，有著巨大的工程應(yīng)用潛力。
[0003] 目前，塊體金屬玻璃的工程應(yīng)用，一直受拉伸塑性變形能力弱的制約。在室溫下， 塊體金屬玻璃的塑性變形集中在一條寬度約lOnm剪切帶中，不能像晶體金屬一樣發(fā)生均 勻的塑性變形。壓縮和彎曲變形中的應(yīng)力場(chǎng)能夠約束剪切帶的擴(kuò)展而激發(fā)更多剪切帶的生 成，依靠運(yùn)些剪切帶的協(xié)同作用，塊體金屬玻璃在壓縮和彎曲載荷下表現(xiàn)出塑性變形。但 是在拉伸應(yīng)力場(chǎng)中，剪切帶生成后會(huì)瞬間發(fā)展成裂紋，所W塊體金屬玻璃在拉伸時(shí)常表現(xiàn) 為脆性斷裂，運(yùn)種脆性斷裂往往是突發(fā)性的，沒有預(yù)兆的，直接制約了塊體金屬玻璃工程應(yīng) 用。
[0004] 目前，塊體金屬玻璃在室溫下獲得的拉伸塑性本質(zhì)上和彎曲壓縮中的塑性一樣， 都是依靠多重剪切帶來實(shí)現(xiàn)塑性變形，然而剪切帶是一種微裂紋的維形，會(huì)很快發(fā)展成裂 紋，出現(xiàn)了剪切帶意味著材料已經(jīng)開始損壞。此外，剪切帶的寬度只有l(wèi)Onm，依賴于剪切帶 而產(chǎn)生的塑性是一種高度不均勻的變形。而真正工程應(yīng)用所需要的是類似于晶體金屬材料 的均勻塑性變形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是要提供一種能夠使塊體金屬玻璃在室溫下產(chǎn)生拉伸塑性的方法。
[0006] 特別地，本發(fā)明的提供一種使金屬玻璃產(chǎn)生拉伸塑性的加工處理方法，包括如下 步驟：
[0007] 步驟10,準(zhǔn)備一塊板狀的金屬玻璃；
[0008] 步驟20,在所述金屬玻璃的上下表面蝕刻陣列排列的微坑，所述微坑垂直于所述 金屬玻璃表面。
[0009] 進(jìn)一步地，所述步驟20中的所述微坑采用激光設(shè)備利用脈沖分別在所述金屬玻 璃的上下表面加工形成。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟20中，同一平面上的所述微坑與所述微坑之間的距離，W兩 個(gè)所述微坑的有效應(yīng)力區(qū)相互接觸為標(biāo)準(zhǔn)，所述有效應(yīng)力區(qū)的直徑為所述微坑的表面圓的 直徑的兩倍。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟20中，同一平面上在縱向上相鄰的所述微坑其后一橫向上排 列的所述微坑分別位于前一橫向上排列的相鄰兩個(gè)所述微坑之間中線的延長(zhǎng)線上。
[0012] 進(jìn)一步地，同一平面上所述微坑沿斜方向密排面的傾斜角度與所述金屬玻璃的拉 伸斷裂面的傾斜角度一致。
[0013] 進(jìn)一步地，所述微坑的深度W所述金屬玻璃上下表面相對(duì)的兩個(gè)所述微坑的有效 應(yīng)力區(qū)相互接觸為標(biāo)準(zhǔn)。
[0014] 進(jìn)一步地，所述微坑的開口為圓形，所述微坑的開口至坑底，其圓周側(cè)邊為逐漸縮 小的楠圓形拋物線。
[0015] 進(jìn)一步地，所述拋物線在坑底的交接處為弧形過度。
[0016] 進(jìn)一步地，所述拋物線的計(jì)算公式為：
[0017]
[0018] 其中d為所述微坑的表面圓的直徑，X取值范圍為[-d/2,d/2]。
[0019] 進(jìn)一步地，所述激光設(shè)備的激光參數(shù)為：波長(zhǎng)515皿，平均功率30W，最大脈沖能 量1501^，最大脈沖周期<0.01113，光束質(zhì)量12<1.3，最小重復(fù)率2001(化，最大重復(fù)率 SOOKHzo
[0020] 本發(fā)明的方法所激發(fā)的拉伸塑性不依賴于多重剪切帶的作用，而是金屬玻璃均勻 流變效應(yīng)。通過激光的熱效應(yīng)使加工區(qū)域附近的材料產(chǎn)生微觀梯度結(jié)構(gòu)W及坑邊的梯度應(yīng) 力區(qū)，抑制剪切帶的生成和擴(kuò)展。本方法操作簡(jiǎn)便，適合大批量生產(chǎn)，效率高。
【附圖說明】
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的加工處理方法流程示意圖；
[0022] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的金屬玻璃結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3是圖2所示微坑的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為微坑的有效應(yīng)力區(qū)示意圖。
【具體實(shí)施方式】 陽0巧]如圖1、2所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的加工處理方法一般性地可包括如下步驟： 陽0%] 步驟10,準(zhǔn)備一塊板狀的金屬玻璃；
[0027] 步驟20,在金屬玻璃的上下表面蝕刻陣列排列的微坑，各微坑垂直于金屬玻璃表 面。
[0028] 在W下內(nèi)容中，所說微坑均指金屬玻璃上表面和下表面上的微坑，其中上表面和 下表面的微坑位置、形狀都一致，因此不在具體說明。
[0029] 在本實(shí)施例中，通過在金屬玻璃1的上下表面設(shè)置微坑2,利用微坑2的應(yīng)力集中 能量激發(fā)塑性流變，同時(shí)利用微坑2的梯度應(yīng)力集中區(qū)抑制金屬玻璃1在受拉伸時(shí)產(chǎn)生剪 切帶，從而使金屬玻璃1的塑性變形成為均勻流變塑性，在實(shí)現(xiàn)金屬玻璃1拉伸均勻流變塑 性的同時(shí)，減少了對(duì)剪切帶的依賴，提高了成品率。
[0030] 本實(shí)施例中的微坑2采用激光設(shè)備利用脈沖加工形成。利用激光加工能夠產(chǎn)生福 射熱能，使微坑2周圍產(chǎn)生溫度梯度，相當(dāng)于對(duì)加工點(diǎn)周圍的材料產(chǎn)生不同程度的退火，使 之形成一個(gè)微觀梯度結(jié)構(gòu)，運(yùn)能夠抑制剪切帶的生成和擴(kuò)展，同時(shí)避免了機(jī)械加工易生成 剪切帶的問題。具體的激光設(shè)備可W根據(jù)待加工的金屬玻璃1尺寸選擇。可W根據(jù)金屬玻 璃的厚度分別在其上下表面設(shè)置微坑，上下表面的微坑2位置對(duì)應(yīng)，如圖4所示，微坑2的 深度和其有效應(yīng)力區(qū)21覆蓋金屬玻璃的厚度多少有關(guān)，上下表面的兩個(gè)微坑2,其有效應(yīng) 力區(qū)21在垂直方向上W相互接觸為標(biāo)準(zhǔn)，保證其最大覆蓋率而不重疊。
[0031] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該微坑2與微坑2之間的距離，W兩個(gè)微坑2的有效應(yīng) 力區(qū)21的范圍相互接觸為標(biāo)準(zhǔn)確定。即相鄰微坑2的有效應(yīng)力區(qū)21W相互接觸為標(biāo)準(zhǔn)， 具體的每個(gè)微坑2的有效應(yīng)力區(qū)21與其表面圓的直徑有關(guān)，一般一個(gè)微坑2的有效應(yīng)力區(qū) 21直徑為該微坑表面圓直徑的兩倍，相鄰