[发明专利]一种使金属玻璃产生拉伸塑性的加工处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属玻璃加工领域，具体涉及一种能够激发金属玻璃在拉伸状态下发生均匀流变，产生拉伸塑性的加工处理方法。

背景技术

金属玻璃是一种非晶态合金，原子间为金属键结合，排列呈无序状态，类似于玻璃的结构，因此既具有金属的特性又有玻璃的特性。特殊的结构使金属玻璃表现出优异的力学性能，具有超高强度和弹性极限、高硬度、高断裂韧性，有着巨大的工程应用潜力。

目前，块体金属玻璃的工程应用，一直受拉伸塑性变形能力弱的制约。在室温下，块体金属玻璃的塑性变形集中在一条宽度约10nm剪切带中，不能像晶体金属一样发生均匀的塑性变形。压缩和弯曲变形中的应力场能够约束剪切带的扩展而激发更多剪切带的生成，依靠这些剪切带的协同作用，块体金属玻璃在压缩和弯曲载荷下表现出塑性变形。但是在拉伸应力场中，剪切带生成后会瞬间发展成裂纹，所以块体金属玻璃在拉伸时常表现为脆性断裂，这种脆性断裂往往是突发性的，没有预兆的，直接制约了块体金属玻璃工程应用。

目前，块体金属玻璃在室温下获得的拉伸塑性本质上和弯曲压缩中的塑性一样，都是依靠多重剪切带来实现塑性变形，然而剪切带是一种微裂纹的雏形，会很快发展成裂纹，出现了剪切带意味着材料已经开始损坏。此外，剪切带的宽度只有10nm,依赖于剪切带而产生的塑性是一种高度不均匀的变形。而真正工程应用所需要的是类似于晶体金属材料的均匀塑性变形。

发明内容

本发明的目的是要提供一种能够使块体金属玻璃在室温下产生拉伸塑性的方法。

特别地，本发明的提供一种使金属玻璃产生拉伸塑性的加工处理方法，包括如下步骤：

步骤10，准备一块板状的金属玻璃；

步骤20，在所述金属玻璃的上下表面蚀刻阵列排列的微坑，所述微坑垂直于所述金属玻璃表面。

进一步地，所述步骤20中的所述微坑采用激光设备利用脉冲分别在所述金属玻璃的上下表面加工形成。

进一步地，所述步骤20中，同一平面上的所述微坑与所述微坑之间的距离，以两个所述微坑的有效应力区相互接触为标准，所述有效应力区的直径为所述微坑的表面圆的直径的两倍。

进一步地，所述步骤20中，同一平面上在纵向上相邻的所述微坑其后一横向上排列的所述微坑分别位于前一横向上排列的相邻两个所述微坑之间中线的延长线上。

进一步地，同一平面上所述微坑沿斜方向密排面的倾斜角度与所述金属玻璃的拉伸断裂面的倾斜角度一致。

进一步地，所述微坑的深度以所述金属玻璃上下表面相对的两个所述微坑的有效应力区相互接触为标准。

进一步地，所述微坑的开口为圆形，所述微坑的开口至坑底，其圆周侧边为逐渐缩小的椭圆形抛物线。

进一步地，所述抛物线在坑底的交接处为弧形过度。

进一步地，所述抛物线的计算公式为：

y=8x2d]]>

其中d为所述微坑的表面圆的直径，x取值范围为[-d/2,d/2]。

进一步地，所述激光设备的激光参数为：波长515nm，平均功率30W，最大脉冲能量150uJ，最大脉冲周期＜0.01ns，光束质量M2＜1.3，最小重复率200KHz，最大重复率800KHz。

本发明的方法所激发的拉伸塑性不依赖于多重剪切带的作用，而是金属玻璃均匀流变效应。通过激光的热效应使加工区域附近的材料产生微观梯度结构以及坑边的梯度应力区，抑制剪切带的生成和扩展。本方法操作简便，适合大批量生产，效率高。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的加工处理方法流程示意图；

图2是根据本发明一个实施例的金属玻璃结构示意图；

图3是图2所示微坑的结构示意图；

图4为微坑的有效应力区示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明一个实施例的加工处理方法一般性地可包括如下步骤：

步骤10，准备一块板状的金属玻璃；

步骤20，在金属玻璃的上下表面蚀刻阵列排列的微坑，各微坑垂直于金属玻璃表面。