材料是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。在人類文明發(fā)展的歷史長河中，材料有著標(biāo)志性的作用。依照材料的不同，人類的歷史可以分為石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代以及近代以來的新材料時(shí)代。每一種新材料的誕生都會(huì)對(duì)人類的生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，都將推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步。材料的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，大到國防高端產(chǎn)業(yè)，小到生活日用品，從人類文明的最頂層一直到日常生活的點(diǎn)點(diǎn)滴滴都離不開各種各樣的材料。而伴隨著前沿科技的不斷發(fā)展，人類所需要的材料的性能在不斷提高，特別是像航空航天、船舶、軌道交通、汽車、能源以及其他高端制造業(yè)，對(duì)材料的要求越來越高，尤其需要在ji端條件下還能正常服役的新型材料。非晶合金的出現(xiàn)吸引了許多科研人員的注意，由于其微觀構(gòu)成不同于傳統(tǒng)的晶體材料，混亂的內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)賦予了其諸多良好的性能，具有廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值，因此非晶合金迅速成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。
非晶合金是一種亞穩(wěn)態(tài)的金屬材料，不同于傳統(tǒng)金屬內(nèi)部原子的周期性排列。非晶合金由于加工時(shí)的快速冷卻，原子有序化進(jìn)程失效，形成了類似液體的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部原子排列長程無序、短程有序，具有金屬與玻璃的雙重特性，所以非晶合金也被稱為金屬玻璃。由于其內(nèi)部的獨(dú)特排列，非晶合金沒有傳統(tǒng)晶體中常見的缺陷，如位錯(cuò)、層錯(cuò)等，這種結(jié)構(gòu)賦予了其接近理論值的斷裂強(qiáng)度、高硬度、高耐蝕性等特點(diǎn)。非晶合金的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使其在擁有高強(qiáng)度、高硬度等良好的力學(xué)性能的同時(shí)，還擁有出色的物理化學(xué)性能，在醫(yī)療、軍事、核工業(yè)等方面都有著廣闊的應(yīng)用潛力。隨著科研的進(jìn)一步深入，非晶合金必定會(huì)應(yīng)用于各種高端設(shè)備，成為金屬材料中不可或缺的一分子。
非晶合金由于其獨(dú)特的原子排列方式和微觀組織結(jié)構(gòu)，具有良好的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，并受到越來越多科研團(tuán)隊(duì)的重視。然而非晶合金的臨界尺寸問題和室溫脆性問題嚴(yán)重制約了其在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用和長遠(yuǎn)發(fā)展。能否突破非晶合金的臨界尺寸和復(fù)雜形狀的制備制約是其能否實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵，而激光增材制造技術(shù)的出現(xiàn)為解決上述問題提供了難得的契機(jī)。激光增材制造技術(shù)的特點(diǎn)是逐點(diǎn)加熱金屬粉末材料并快速冷卻，其冷速超過了絕大多數(shù)非晶合金形成非晶的臨界冷卻速率，可以無尺寸制約地生產(chǎn)制備鐵基非晶合金。但是激光增材制造技術(shù)會(huì)不可避免地產(chǎn)生熱應(yīng)力，如果熱應(yīng)力超過材料屈服強(qiáng)度就會(huì)有變形或開裂的風(fēng)險(xiǎn)，而鐵基非晶合金幾乎不顯示宏觀室溫塑性，導(dǎo)致采用激光增材制造技術(shù)制備非晶合金會(huì)產(chǎn)生裂紋缺陷。利用激光增材制造技術(shù)制備非晶合金復(fù)合材料有望解決以上困擾非晶合金多年的問題。在非晶合金基體中添加與其成分相近的軟相金屬，利用晶體相出色的延展性來吸收激光增材制造過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，同時(shí)提升基體的塑性應(yīng)變，起到給非晶合金增塑的作用。此外，以梯度結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)制備非晶合金復(fù)合材料，可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和良好塑性的理想配合。
本書力圖給讀者提供盡可能豐富的激光增材制造非晶合金方向的資料，但是由于本人水平有限，加之科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，有關(guān)新技術(shù)、新材料不斷涌現(xiàn)，因此難免有不足之處，敬請(qǐng)廣大讀者指正、諒解。若本書對(duì)您有所裨益，那我不勝榮幸。在此，對(duì)本書所引用資料的國內(nèi)外作者表示敬意和感謝！
大連交通大學(xué) 呂云卓