《非晶合金及其复合材料的激光增材制造》全面介绍了非晶合金及其复合材料的发展历史、研究现状以及科学问题。重点介绍了Zr基和Fe基两种非晶合金及其复合材料。详细阐述了激光增材制造Zr基非晶合金及其复合材料的成形过程数值模拟、工艺参数优化、微观组织和力学性能，以及梯度结构、层状结构的强韧化机制；激光增材制造Fe基非晶合金及其复合材料的微观组织、力学性能和裂纹缺陷控制。本着在理论上讲透，实践上讲够的原则，《非晶合金及其复合材料的激光增材制造》尽量为读者提供比较丰富、全面的激光增材制造非晶合金及其复合材料的知识。

大连交通大学吕云卓教授团队经过多年科学研究，在Zr基和Fe基非晶合金基体中添加与其成分相近的软相金属，利用晶体相出色的延展性来吸收激光增材制造过程中产生的热应力，同时提升基体的塑性应变，起到给非晶合金增塑的作用。此外，以梯度结构和层状结构制备非晶合金复合材料，可以实现高强度和良好塑性的理想配合。本书即是吕云卓教师对非晶合金增材制造研究工作的总结。

材料是人类赖以生存和发展的基础。在人类文明发展的历史长河中，材料有着标志性的作用。依照材料的不同，人类的历史可以分为石器时代、青铜时代、铁器时代以及近代以来的新材料时代。每一种新材料的诞生都会对人类的生活方式产生深远的影响，都将推动社会的发展和人类文明的进步。材料的应用领域非常广泛，大到国防高端产业，小到生活日用品，从人类文明的最顶层一直到日常生活的点点滴滴都离不开各种各样的材料。而伴随着前沿科技的不断发展，人类所需要的材料的性能在不断提高，特别是像航空航天、船舶、轨道交通、汽车、能源以及其他高端制造业，对材料的要求越来越高，尤其需要在ji端条件下还能正常服役的新型材料。非晶合金的出现吸引了许多科研人员的注意，由于其微观构成不同于传统的晶体材料，混乱的内部原子结构赋予了其诸多良好的性能，具有广泛的潜在应用价值，因此非晶合金迅速成为当下研究热点。
非晶合金是一种亚稳态的金属材料，不同于传统金属内部原子的周期性排列。非晶合金由于加工时的快速冷却，原子有序化进程失效，形成了类似液体的结构，内部原子排列长程无序、短程有序，具有金属与玻璃的双重特性，所以非晶合金也被称为金属玻璃。由于其内部的独特排列，非晶合金没有传统晶体中常见的缺陷，如位错、层错等，这种结构赋予了其接近理论值的断裂强度、高硬度、高耐蚀性等特点。非晶合金的独特结构使其在拥有高强度、高硬度等良好的力学性能的同时，还拥有出色的物理化学性能，在医疗、军事、核工业等方面都有着广阔的应用潜力。随着科研的进一步深入，非晶合金必定会应用于各种高端设备，成为金属材料中不可或缺的一分子。
非晶合金由于其独特的原子排列方式和微观组织结构，具有良好的物理、化学和力学性能，并受到越来越多科研团队的重视。然而非晶合金的临界尺寸问题和室温脆性问题严重制约了其在工业生产中的广泛应用和长远发展。能否突破非晶合金的临界尺寸和复杂形状的制备制约是其能否实现大规模应用的关键，而激光增材制造技术的出现为解决上述问题提供了难得的契机。激光增材制造技术的特点是逐点加热金属粉末材料并快速冷却，其冷速超过了绝大多数非晶合金形成非晶的临界冷却速率，可以无尺寸制约地生产制备铁基非晶合金。但是激光增材制造技术会不可避免地产生热应力，如果热应力超过材料屈服强度就会有变形或开裂的风险，而铁基非晶合金几乎不显示宏观室温塑性，导致采用激光增材制造技术制备非晶合金会产生裂纹缺陷。利用激光增材制造技术制备非晶合金复合材料有望解决以上困扰非晶合金多年的问题。在非晶合金基体中添加与其成分相近的软相金属，利用晶体相出色的延展性来吸收激光增材制造过程中产生的热应力，同时提升基体的塑性应变，起到给非晶合金增塑的作用。此外，以梯度结构和层状结构制备非晶合金复合材料，可以实现高强度和良好塑性的理想配合。
本书力图给读者提供尽可能丰富的激光增材制造非晶合金方向的资料，但是由于本人水平有限，加之科学技术发展迅速，有关新技术、新材料不断涌现，因此难免有不足之处，敬请广大读者指正、谅解。若本书对您有所裨益，那我不胜荣幸。在此，对本书所引用资料的国内外作者表示敬意和感谢！
大连交通大学 吕云卓

吕云卓，工学博士，教授，博士研究生导师，青年长江学者，就职于大连交通大学材料科学与工程学院。

前言
第1 章　非晶合金及其复合材料概述 1
1.1　非晶合金 1
1.1.1　非晶合金的定义和结构 1
1.1.2　非晶合金的发展史以及现状 3
1.1.3　非晶合金的应用 5
1.1.4　非晶合金存在的问题和瓶颈 7
1.2　非晶合金复合材料 8
1.2.1　非晶合金复合材料概述 9
1.2.2　内生型非晶合金复合材料的制备方法 9
1.2.3　外加型非晶合金复合材料的制备方法 10
第2 章　激光增材制造Zr 基非晶合金 12
2.1　Zr 基非晶合金的成分设计和粉末制备 12
2.1.1　二元共晶比例法 12
2.1.2　Zr 基非晶合金成分设计 14
2.1.3　Zr 基非晶合金粉末制备 18
2.2　激光增材制造Zr 基非晶合金有限元模拟 19
2.2.1　有限元模拟简介 20
2.2.2　激光增材制造的有限元模拟 22
2.2.3　激光增材制造非晶合金的晶化动力学分析 34
2.3　激光增材制造Zr 基非晶合金工艺优化 39
2.3.1　激光增材制造试验基板的选择 40
2.3.2　激光增材制造Zr 基非晶合金工艺参数优化 41
2.3.3　激光增材制造Zr 基非晶合金的结构梯度 45
第3 章　激光增材制造Zr 基非晶合金复合材料 49
3.1　激光增材制造内生型Zr39.6 非晶合金复合材料 49
3.1.1　Zr39.6 非晶合金复合材料粉末及其表征 50
3.1.2　激光增材制造工艺参数优化 52
3.1.3　激光增材制造第1 层Zr39.6 非晶合金复合材料 57
3.1.4　激光增材制造第2 层Zr39.6 非晶合金复合材料 63
3.1.5　激光增材制造多层Zr39.6 非晶合金复合材料 77
3.2　激光增材制造梯度结构Zr39.6 非晶合金复合材料 87
3.2.1　枝状晶体积分数与工艺参数对应关系的确定 88
3.2.2　梯度结构非晶合金复合材料的结构设计 94
3.2.3　梯度结构非晶合金复合材料的微观组织 96
3.2.4　梯度结构非晶合金复合材料的力学性能 98
3.3　激光增材制造层状结构Zr50/Ta 非晶合金复合材料 104
3.3.1　韧性相Ta 对Zr50 非晶合金的影响 105
3.3.2　 层状结构Zr50/Ta 非晶合金复合材料的结构设计与增材制造 117
3.3.3　层状结构Zr50/Ta 非晶合金复合材料的微观组织 118
3.3.4　层状结构Zr50/Ta 非晶合金复合材料的力学性能 120
第4 章 激光增材制造Fe 基非晶合金 126
4.1 激光增材制造Fe33 非晶合金 126
4.1.1 单道试验 126
4.1.2 激光增材制造第1 层Fe33 非晶合金 128
4.1.3 激光增材制造第2 层Fe33 非晶合金 133
4.2 激光增材制造Fe41 非晶合金 137
4.2.1 激光增材制造第1 层Fe41 非晶合金 138
4.2.2 激光增材制造第2 层Fe41 非晶合金 139
4.2.3 激光增材制造第3 层Fe41 非晶合金 141
第5 章 激光增材制造Fe 基非晶复合材料 143
5.1 激光增材制造Fe41/ 高熵合金复合材料 143
5.1.1 均质复合 143
5.1.2 层状结构复合 145
5.2 激光增材制造Fe41/316L 复合材料 148
5.2.1 Fe41/316L 复合材料的宏观形貌 148
5.2.2 Fe41/316L 复合材料的微观组织 151
5.2.3 Fe41/316L 复合材料的力学性能 154
参考文献 158