非晶合金,因为具有独特的长程无序原子结构而具有高强度、高硬度、大弹性应变极限、耐磨耐腐蚀、铁基成分软磁性能优异等诸多优点,在航天航空、国防军工、生物医药、消费电子、体育器械和珠宝首饰等领域具有广泛的应用或应用潜力,是一种迅速发展的新材料。另一方面,激光作为一种先进技术已被广泛应用于医疗、汽车、航天、科研等众多领域。激光技术经过几十年的发展,已经在氧化物玻璃、陶瓷、钛铝合金、不锈钢等材料上取得了广泛应用,在非晶合金上也有许多激光应用研究案例,例如非晶合金的激光焊接、激光涂层、激光熔覆、激光表面处理、激光增材制造等。尽管如此,有关非晶合金与激光相互作用的论述目前甚少,亟需对非晶物理和激光物理这一交叉方向进行系统研究。因此,阐明非晶合金与激光作用机理对非晶合金的加工和应用具有重要的指导意义。本论文研究了非晶合金与激光的相互作用,开发了激光在非晶合金材料上的多种研究途径。脉冲激光作为一种重要的激光工作模式,因为激光与材料的相互作用时间短,有利于避免激光处理导致的非晶合金的晶化行为,所以适合应用于非晶合金的激光加工。因此本论文使用纳秒脉冲激光以不同的处理方式处理不同体系的非晶合金,从而产生不同的作用效果。本论文的第一部分工作是研究纳秒脉冲激光对非晶合金条带焊接作用及机理。非晶合金条带在激光焊接后可以实现复杂结构成型,如手环、莫比乌斯环。通过优化离焦量和激光功率因子,非晶合金焊接接头的断裂强度可以达到非晶合金条带样品断裂强度的70%-90%。非晶合金激光加工的工艺相图的建立有助于理解激光在非晶合金上的作用机理和理解激光处理非晶合金晶化与非晶化的机制,并通过对不同厚度的非晶合金条带进行焊接分析,可以得到最优激光加工功率的体密度参数(104-105 W mm-3)。第二部分工作是利用纳秒脉冲激光在Fe78Si9B13非晶合金条带上通过自屈曲机制实现自成型。利用激光自成型,可以在金属条带上实现类含羞草或风车的结构和功能,使其在外力或外场条件下改变形态,实现非晶合金独特的仿生功能特性。通过改变激光工艺参数,可以控制条带在自屈曲处的曲率半径。利用磁光克尔显微镜可以观察到Fe基非晶合金条带在激光线周围的磁畴分布,阐明激光线方向存在周期性变化的拉应力和压应力机制。用能量最小化原理解释了激光自屈曲现象。第三部分工作是利用纳秒脉冲激光处理Zr基非晶合金表面实现激光着色,研究了激光与非晶合金相互作用产生结构色机理。阐明了由于激光在非晶合金表面诱导产生的纳米多孔结构,发生表面等离激元共振,从而产丰富多彩的结构色。通过调节离焦量、扫描次数、激光线间距、功率因子、重复频率、扫描速度等激光处理参数,可有效控制非晶合金表面的颜色。对激光着色后非晶合金的微观结构、反射率、反射谱、结构稳定性、耐腐蚀性和疏水性也进行了系统地表征。实验结果表明,激光对非晶合金处理产生的表面等离激元结构色是一种混合色,且颜色种类多。这种结构色具有分辨率高、稳定性好、耐腐蚀、抗氧化、疏水性能好、着色面积大、无污染、无角度依赖性、着色速度快和着色成本低等优点。与晶态合金的纳秒激光氧化色相比,非晶合金的纳秒激光等离激元结构色具有颜色种类更丰富、稳定性更好、分辨率更高和可控性更强等特点。本论文在研究激光与非晶合金的相互作用机制及激光加工非晶合金工艺方面具有创新和指导意义。