激光非晶化可采用脈沖激光或連續(xù)激光。脈沖激光非晶化的研究開發(fā)較早,始于20世紀(jì)70年代中期。國外1974年用4倍頻率的YAG激光脈沖(λ=0.265μm),脈寬為10μs,在單晶硅上第一次制得幾十納米厚的非晶體。脈沖激光非晶化時(shí),要求脈寬在10-6s~10-15s范圍,現(xiàn)在常用YAG固化激光器。脈沖激光實(shí)現(xiàn)大面稅非晶化比連續(xù)激光更困難,目前主要用于研究新的非晶合金系及相關(guān)理論。連續(xù)激光非晶化常用CO2激光器,經(jīng)聚焦后作用于金屬表面的功率密度(W/cm2)一般為106數(shù)量級(jí)。功率密度過低,達(dá)不到表面薄層超快速加熱,形成非晶態(tài)的加熱條件;功率密度過高,會(huì)使表面金屬汽化。掃描速度視功率密度大小,在每秒數(shù)百毫米到數(shù)千毫米范圍內(nèi)變化。由于激光掃描帶搭接會(huì)使已經(jīng)非晶化的熱影響區(qū)結(jié)晶化,連續(xù)激光獲得大面積非晶態(tài)表面也比較困難。
利用激光非晶化技術(shù),可以使廉價(jià)的金屬表面非晶化,以獲得良好的表面性能。也可以通過預(yù)處理,例如激光合金化、氣相沉積、電鍍和熱噴涂的方法,在指定基體表面形成容易實(shí)現(xiàn)非晶化的合金層,使難以非晶化的基體表面獲得非晶態(tài)表面層。迄今激光非晶化已在許多金屬和合金系成功地獲得非晶體。例如,萊氏體工具鋼(C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.1%,Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%)表面40μm厚度的Fe-B合金噴涂層獲得非晶區(qū),硬度為1700HV,工藝參數(shù):連續(xù)CO2激光器功率為3kW、光斑直徑為0.5mm、掃描速度為200mm/s;Pd-Cu-Si合金,采用連續(xù)CO2激光,功率為300W/cm2~500W/cm2,熔池直徑為0.2mm,掃描速度為100mm/s~800mm/s,在掃描搭接帶平行移動(dòng)距離為0.075mm~0.1mm的條件下,表面獲得了大面積非晶化。
激光非晶化工藝及相關(guān)基礎(chǔ)理論的研究目前還不成熟,其生產(chǎn)應(yīng)用正在開發(fā)中。