纳秒脉冲激光辐照金属玻璃表面结构形成机制

摘要：

脉冲纳秒激光辐照金属玻璃材料会在表面产生一种特殊的波纹形貌,波纹的波长和振幅由内至外逐渐减小.利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测了一种Ti基金属玻璃Ti40 Zr25 Cu12 Ni3 Be20(%,质量分数)被纳秒脉冲激光辐照后表面的波纹形貌.与Zr基和La金属玻璃的实验结果相比,Ti基金属玻璃表面波纹形貌具有更广的范围和更小的特征尺度.在实验观测基础上进行合理的假设来简化模型,假设波纹形貌是由于小振幅表面波在深水域不可压粘性液体中传播,并在传播过程中被凝固而形成的.考虑波群理论和等离子体与熔融液体相互作用的影响,对实验结果进行理论分析.理论分析表明波长短的波传播更快,凝固前波传播的距离更远,所以越靠近边缘波的波长越短,分析结果也可以解释Ti基金属玻璃表面波纹范围更广的原因.此外,激光辐照金属玻璃会电离产生等离子体,通过理论计算发现变化的等离子体速度、密度和粘性等条件也会影响波纹形貌的形成,不同等离子体条件对应不同的波数,亦可通过实验数据观测的波数值反推等离子体条件.

关键词：激光辐照、金属玻璃、表面波、波群、等离子体相互作用

所属期刊栏目：41

分类号：TG146.2(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目10732010,10972110,11028206

在线出版日期：2017-11-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1061-1068