金属基纳米复合材料

摘要：本论文主要介绍了纳米复合材料的设计（包括结构设计和功能设计），讨论了金属基复合材料的制备方法以及对所制备的金属基纳米复合材料的性能进行了分析，最后对金属基纳米复合材料的发展进行了展望

。

关键词：纳米复合材料简介金属基复合材料特性金属基复合材料制备方法碳纳米管金属基纳米复合材料展望

引言：金属基纳米复合材料是以金属及合金为基体，与一种或几种金属或非金属纳米级增强相相结合的复合材料。金属基纳米复合材料具有力学性能好、剪切强度高、工作温度较高、耐磨损、导电导热好、耐湿性好、不吸气、尺寸稳定、不老化等优点，故以其优异的性能应用于自动化、航天、航空等高技术领域。各种复合新工艺，如压铸、半固态复合铸造，喷射沉积和直接氧化法、反应生成法等的应用，促进了纳米颗粒、纳米晶片、纳米晶须增强金属基复合材料的快速发展，使成本不断降低，从而使金属基纳米复合材料的应用由自动化、航空、航天工业扩展到汽车工业，而使其应用越来越广泛，进入到生产生活的各个方面。

纳米复合材料简介

纳米材料是由纳米量级(1—100nm)的纳米粒子组成的固体材料。纳米微粒有4个基本效应：小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。因此，纳米材料表现出一些特殊性能，如高热膨胀系数、高比热容、低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性能等。纳米微粒尺寸很小，纳米粒子的表面原子数与其总原子数的比值随着粒径尺寸的减小而急剧增大，所以纳米材料有高密度缺陷、高的过剩能、大的比表面积和界面过剩体积。纳米材料也因此具有许多特殊的性能，如高的弹性模量、较强的韧性、高强度、超强的耐磨性、自润滑性和超塑性等。由于纳米材料的特异性能，纳米材料有着广泛的应用。

根据纳米复合材料的功能特性和使用时的侧重点，可将其粗略地分为结构纳米复合材料和功能纳米复合材料两大类。前者主要用在产品或工程的结构部件上，着重在材料的结构强度、刚性、韧性、耐热性能等机械、物理、力学性质和耐化学腐蚀与耐恶劣环境能力上的赋予；后者侧重在利用材料的特殊光、电、声、热、磁敏感应、信息贮存与传输、能量贮存与释放等性能及效应来实现某种功能。根据纳米复合材料的复合途径可分为：纳米相—纳米相复合材料，纳米相—常规块体复合材料及复合纳米薄膜。根据复合材料组分的性质可分为无机—无机纳米、有机—有机纳米以及无机—有机纳米复合材料。

金属基纳米复合材料的特性

金属基纳米复合材料的力学性能主要具有如下的特点：高强度和高韧性，高比强度和高比模量，抗蠕变和抗疲劳性好，高温性能好，断裂安全性高等。

1.微观结构

研究人员用超声波气态原子化法和热挤压锻造制备纳米复合材料，研究其微观结构演化、热稳定性和ɑ-Al纳米相生长动力学，发现：原子化粉末的微观结构受基体中溶质过饱和度、隐含微应力、溶质大小、分布状态和沉积纳米相的体

（Ni，Fe）纳米相积分数等因素影响；在热的结晶过程中，ɑ-Al相的沉积和Al

的生长优于Al

11Ce

纳米相的生长；在250-300℃时，ɑ-Al的晶粒生长需具有1.3eV

的活化能；材料金属丝强度高达1.6GPa。2．强度、塑性和断裂韧性

郭永春等用TiO

2颗粒与铝合金液原位反应制备了复合材料，发现：TiO

与

LY12铝合金液反应后生成约40nm的Al

Ti颗粒，弥散分布在LY12基体合金中，

Ti/LY12界面良好结合，使复合材料的强度、塑性、冲击韧度均比LY12铝合金有显著地提高。

李高宏等用气-液原位反应合成法制备了ALN/Al-7Si纳米复合材料，其增强相ALN颗粒尺寸约80nm呈颗粒均匀分布于ɑ-Al基体晶粒内，Al-7Si中的共晶硅主要以棒状形态分布于ɑ-Al基体的晶界上。由于面内生长所形成的细小增强体能阻碍位错滑移，使材料的强度提高，伸长率降低。ALN的异质晶核作用细化了Al-7S的初生ɑ-Al和共晶硅，使材料在断裂前可承受较大的变形。

3．耐磨性

研究者提出添加TiC硬质颗粒增强相可大大增加TiNi合金的耐磨性，这种高的耐磨性可能主要受益于合金的拟塑性，而添加纳米TiNi粉末增强TiC/TiNi 基体，发现纳米TiN/TiC/TiNi复合材料的耐磨损性优于TiC/TiNi复合材料和硬质颗粒覆盖表面的WC/NiCrBSi材料。

此外研究人员用碳纳米管作为增强相制备了镍基复合镀层，碳纳米管均匀地嵌镶于基体中，且端头露出，覆盖于基体表面，镍基复合镀层具有优良的耐磨性和自润滑性，可以显著改善金属表面的耐磨和减摩性能

4.矫顽力

金属基纳米复合材料的制备是在高温下完成的，活性的金属基体与纳米增强相之间的界面会不稳定，金属基体在冷却，凝固，热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等，使金属基复合材料界面区的结构十分复杂。界面区的组成、结构明显不同于基体和增强体的，并受金属基体成分，增强体类型，复合工艺参数等各种因素的影响。

5．巨磁电阻效应

20世纪20年代，人们在Fe/Cu，Fe/Ag，Fe/Al，Fe/Au，Co/Cu，Co/Ag等纳米结构的多层膜中观察到了显著的巨磁阻效应。1992年美国率先报道Co/Ag，Co/Cu颗粒膜中存在巨磁电阻效应，其效应在液氮温度下可达55％，室温可达20％，但颗粒膜的饱和磁场较高，而隧道结的饱和场远低于多层膜、颗粒膜以及钙钛矿化合物。在通常由铁磁薄膜、非磁性绝缘膜所构成的三明治结构，如

Fe/Al

/Fe中，Al

绝缘层厚度小于10nm。

6．超顺磁性

Nakayama等用共蒸发和惰性气体凝聚、原位氧化、原位压实技术合成了由铁的氧化物和银组成的磁性纳米复合材料，调节氦气压为为133.322Pa可得到10nm的复合颗粒。TEM和EDX发现几个纳米尺寸的铁纳米团簇被银晶粒包围，实验发现作为单畴的单个晶粒表现出超顺磁性。

制备方法介绍

1.机械合金化（MA）法

制备金属基纳米材料的MA法：将按合金粉末金属元素配比配制的试料放入立滚、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨，制得纳米晶的预合金混合粉末，为防止粉末氧化，球磨过程中采用惰性气体保护；球磨制得的纳米混合粉体经烧结致密化形成金属基纳米复合材料。在球磨过程中，大量的碰

撞现象发生在球粉末与磨球之间，被捕获的粉末在碰撞作用下发生严重的塑性变形，使粉末反复的焊合和断裂。经过“微型锻造”作用，元素粉末混合均匀，晶粒尺度达到纳米级，层状结构达到1um以下，比表面积大大增加。

由于增加了反应的接触面积，缩短了扩散距离，元素粉末间能充分进行扩散，扩散速率对反应动力的限制减小，而且晶粒产生高密度缺陷，储备了大量的畸变能，使反应驱动力大大增加。MA可使互不相溶的W，Cu等合金元素、或溶解度较低的合金粉末如W、Ni、Fe等发生互扩散，形成具有一定溶解度或较大溶解度的W-Cu、W-Ni-Fe超饱和固溶体。

2.熔融纺丝（MS）法

MS法是先在氩气氛围中熔融合金元素，熔融体在40m/s的线速度旋转的铜轮上熔融纺丝而快速固化，在预热的管式炉中一个密封的排空低到6.666×

10-3pa的石英管中对带状样品进行退火处理。

3．机械诱发自蔓延高温合成（SHS）反应法

SHS法有扩展反应法和整体反应法，扩展反应法是通过局部引燃粉末反应物让燃烧波在压坯中传播；整体反应法是将粉末压坯在炉中同时快速加热，使合成反应在整个坯体中同时发生。。

4．粉末冶金（PM）法

用PM法制备的纳米SiC颗粒增强铝基复合材料，材料的组织均匀而细小，材料的布氏硬度较纯铝制品提高20％，电阻率较纯铝制品提高456.0％。

5．真空蒸发惰性气体凝聚及真空原位加压（ICVCSC）法

ICVCSC是在高真空反应室中惰性气体保护下使金属受热升华并在液氮冷却镜壁上聚集、凝结为纳米尺寸的超微粒子，刮板将收集器上的纳米微粒米粉烧结成块。

6．非晶合金晶化法

非晶合金晶化法是将原料用急冷技术制成非晶薄带或薄膜，然后控制退火条件，在合金中生成纳米级晶粒。

7．其他合成方法

制备金属基纳米复合材料的方法还有喷射与喷涂共沉积法、原位反应复合法、加盐反应法、反应喷雾沉积法、反应低压等离子喷射沉积法等。

各种复合制造方法的优缺点

1.机械合金化法

工艺简单、增强体分布均匀、增强体体积分数范围较大、制品质量较好、产量高、能制备高熔点的金属和合金纳米材料。缺点是：在制备过程中易引入杂质、晶粒尺寸不均匀、球磨及氧化会带来污染。

2．熔融纺丝法

工艺简单、设备投资少、生产成本较低。缺点是增强体体积分数有限（一般不超过20％）、有界面反应的可能性、增强体分布难达到均匀化、有气孔、需二次加工。

3．粉末冶金法

基本上不存在界面反应、质量稳定，增强体体积分数可较高，增强体分布均匀。缺点是：工艺程序多、制备周期长、成本高、降低成本的可能性小。

4．真空蒸发惰性气体凝聚及真空原位加压（ICVCSC）法

适用范围广、增强体分布均匀、制品质量好。缺点是：工艺设备昂贵、产量极

低、制造大型零部件有困难，如冷却工序安排不妥善，可产生明显的界面反应，制备周期较长。

5．机械诱发自蔓延高温合成反应法

过程简单、不需要复杂的设备、产品纯度高、能获得复杂的相和亚稳定相。缺点是：不易获得高的产品密度、不能严格控制反应过程和产品性能。

7．非晶合金晶化法

成本低、产量大、界面清洁致密、样品中无微孔隙、晶粒度变化易控制。缺点是：只适用于非晶成形能力较强的合金系。制备金属基纳米复合材料的工艺中应用比较广泛的一种是机械合金化法。

碳纳米管金属基纳米复合材料

碳纳米管具有极高的纵横比（长与直径比达100-1000）和超强的力学性能，单壁碳纳米管的弹性模量理论估计可高达5TPa，实验测得多壁碳纳米管的弹性模量平均为1.8TPa，弯曲强度为14.2GPa。碳纳米管的抗拉强度为钢的100倍，密度仅为钢的1/6-1/7，且耐强酸强碱，在973K 以下，在空气中基本不发生变化，具有较好的热稳定性。因此，用碳纳米管增强体的金属基纳米复合材料具有极好的力学性能。

王淼等利用销盘式磨损试验机研究了粉末冶金法制备的多壁纳米碳管增强铜基复合材料的稳态摩擦磨损行为，发现：在低载荷和中等载荷作用下，随着纳米碳管质量分数的增加，复合材料的磨损率减小；而在高载荷作用下，由于发生表面开裂和片状层剥落，纳米碳管质量分数高的复合材料的磨损率增高。

金属基纳米复合材料的一些磁学性能如磁化强度、磁化率等与材料的晶粒大小、形状、第二相分布及缺陷密切相关，而另一些磁学性能如饱和磁化强度、居里温度等与材料中的相及其数量有关。磁化由2个因素控制：一是晶粒的各向异性，每个晶粒的磁化都趋向于排列在自己易磁化的方向；二是相邻晶粒间的磁交互作用，这种交互作用使得相邻晶粒朝向共同磁化方向磁化。因此，纳米级磁性材料具有高的矫顽力，低的居里温度，颗粒尺寸小于某一临界值时，具有超顺磁性等。

金属基纳米复合材料的展望

金属基纳米复合材料具有优异的力学性能，并继续向高硬度、高弹性模量、高屈服强度和低温超塑性等高性能的方向发展。

金属基纳米复合材料具有优异的磁特性，因此在工业上有广阔的应用前景。利用稀土永磁材料的优异磁性能，将软磁相与永磁相在纳米尺度范围内进行复合，获得兼备高饱和磁化强度、高矫顽力二者优点的新型永磁材料成为新的发展方向。

由于界面结构和性能对金属基纳米复合材料应力、应变的分布、导热、导电及热膨胀性能、载荷传递、断裂过程起决定性作用，故用先进的分析技术和手段深入研究界面的和精细结构界面的反应规律、界面微结构及性能对复合材料各种性能的影响、界面结构和性能的优化与控制途径以及界面结构性能的稳定性成为金属基纳米复合材料研究的重要方向。

结语：

虽然目前一些金属基纳米复合材料的制备工艺仍停留在实验阶段，但随着分析方法的不断进步、制备工艺的不断成熟和制备成本的不断降低，金属基纳米复合材料必将以其优良的特性在新材料、冶金、自动化和航空航天等领域发挥更加巨大的作用。

参考文献：

[1]董树荣、张孝彬碳纳米管金属基复合材料的滑动磨损特性研究

[2]王淼纳米材料应用技术的新进展

[3]张力德、牟季美纳米材料和纳米结构

[4]郭永春、李建平、李高宏原位自纳米Al3Ti/LY12复合材料的组织及性能

[5]江焕林、王建宁、张军纳米材料的应用

材料工程基础

金属基纳米复合材料制备工艺

金属基纳米复合材料制备工艺材料研1203 石南起Z1205020金属基纳米复合材料是以金属及合金为基体，以高性能的第二相为增强体，与一种或几种金属或非金属纳米级增强体结合的复合材料，因兼有金属和纳米相而具有独特的结构特征和物理、化学及力学性能，成为一种新兴的纳米复合材料和新型金属功能材料。 1.金属基纳米复合材料的种类和基本性能（1）相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；（2）与聚合物基复合材料相比，它又具有优良的导电性与耐热性；（3）与陶瓷基材料相比，它又具有高韧性和高冲击性能。 2.金属基纳米复合材料的种类金属基复合材料是以金属为基体，以高强度的第二相为增强体而制得的复合材料。因此，对这种材料的分类既可按基体来进行、也可按增强体来进行。按增强体类型分为：1.颗粒增强复合材料；2.层状复合材料；3.纤维增强复合材料。按基体类型分为：1.铝基复合材料；2.镍基复合材料；3.钛基复合材料；4.镁基复合材料。按用途分为：1.结构复合材料；2.功能复合材料。 3.金属基纳米复合材料性能特征金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。综合归纳金属基复合材料有以下性能特点。 A．高比强度、比模量 B. 良好的导热、导电性能 C．热膨胀系数小、尺寸稳定性好 D．良好的高温性能和耐磨性 E．良好的断裂韧性和抗疲劳性能 F．不吸潮、不老化、气密性好 4.金属基纳米复合材料制备工艺的分类：（1）固态法：粉末冶金法、真空热压扩散结合、热等静压、超塑性成型 / 扩散结合、模压。（2）液态法：液态浸渗、真空压铸、反压铸造、半固态铸造。（3）喷射成型法：等离子喷涂成型、喷射成型。（4）原位生长法。制备金属基纳米复合材料的具体方法有机械合金化法、熔融纺丝法、粉末冶金法、机械诱发自蔓延高温合成反应法、真空蒸发惰性气体凝聚及真空原位加压法等。 A.机械合金化法将按合金粉末金属元素配比配制的试料放入立滚、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨，制得纳米晶的预合金混合粉末，为防止粉末氧化，球磨过程中采用惰性气体保护；球磨制得的纳米晶混合粉经烧结致密化形成金属基纳米复合材料。在球磨过程中，大量的碰撞现象发生在球粉末与磨球之间，被捕获的粉末在碰撞作用下发生严重的塑性变形，使粉末反复的焊合和断裂。经过“微型锻造”作用，元素粉末混合均匀，晶粒尺度达到纳米级，层状结构达到1um下，比表面积大大增加。由于增加了反应的接触面积，缩短了扩散距离，元素粉末间能充分进行扩散，扩散速率对反应动力的限制减小，而且晶粒产生高密度缺陷，储备了大量的畸变能，使反应驱动力大大增加。 B.高能球磨法 20世纪60年代末，美国首先用高能球磨法制备出氧化物弥散强化合金，高能球磨法是利

铂纳米微粒制备方法的研究

铂纳米微粒制备方法的研究李明元1,毛立群2,郭建辉2,黄在银1 (1.广西大学化学化工学院,广西,南宁　530004;2.河南大学化学化工学院,河南,开封　475001) 摘　要:分散型铂纳米微粒和负载型铂纳米微粒都是重要的催化剂。制备尺度可控、粒度分布均一的铂纳米微粒,对提高其催化活性和选择性,以及延长其使用寿命具有重要的意义。本文介绍了分散型和负载型铂纳米微粒常用的制备方法,讨论了各方法的制备原理及其优缺点。关键词:纳米铂;制备方法;分散型;负载型 1　前言铂及其合金在石油和化学工业中主要用作催化剂,对加氢反应,氧化反应具有较好的催化性能[1-2]。近年来随着纳米科学与技术研究的不断深入,研究工作者发现纳米铂由于具有比表面积高和因而显示出的更高的催化活性,使得关于纳米铂的制备及催化性能研究成为热点[3-5]。铂纳米微粒的制备方法大致分为两类,即化学法(化学还原法、微乳液法等)和物理方法(真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等)。铂纳米微粒的催化性能与其制备方法密切相关,微粒的尺度、形貌、化合价等对其催化性能起着至关重要的作用[6],此外,对于载体型纳米铂催化剂而言,载体的性质也同样对纳米铂的催化性能也会产生影响。本文简述了铂纳米微粒的制备方法,主要介绍各种制备方法的原理及其优缺点,以及运用这些方法制备*铂纳米微粒所取得的进展。 2　分散型铂纳米微粒的制备分散型铂纳米微粒的制备方法主要有化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等。目前关于负载型铂纳米微粒的制备研究较多,而分散型铂纳米微粒的制备研究相对较少。 2.1　化学还原法化学还原法制备纳米铂微粒,一般是在含有金属铂的盐或者酸里面加入还原剂还原高价铂到铂单质,然后经过洗涤、过滤、干燥、煅烧等处理后得到催化剂铂纳米粉体。常用的还原剂有甲醛[7]、多聚甲醛[8]、硼氢化钠[9]、硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠、乙醇、乙二醇、柠檬酸、葡萄糖、水合肼等。化学还原法具有操作简单,反应条件温和,对仪器的要求低等优点。但是用化学还原法制备铂纳米微粒需要加入还原剂、保护剂等,在后处理过程中需采用高温焙烧的方法将它们除去。而在焙烧过程中容易造成保护剂的碳化和铂纳米微粒的团聚[10],因此化学还原法不容易得到小尺度,且粒度均一的铂纳米微粒。保护剂主要有聚合物、有机配合物、壳聚糖、表面活性剂等[11]。通常,保护剂的加入量对铂纳米微粒尺度有重要影响,铂纳米微粒的团聚程度随着保护剂的加入量的增加而减小。唐浩林等[12]在碱性条件下(pH=8.5)用无水乙醇还原氯铂酸,并采用Nafion聚离子对生成的铂纳米微粒进行表面修饰,得到平均粒径为4nm的铂纳米微粒。Nafio n憎水性极强的高分子主链和亲水性的磺酸基团对铂纳米微粒具有良好的化学修饰作用,且Nafion聚离子对铂存在位阻作用,使铂纳米微粒稳定吸附在Nafion聚离子上而彼此分散开。陈卫等[13-14]在碱性条件下用甲醇做还原剂还原氯铂酸,分别在加入保护剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和没有加入保护剂的条件下制得了平均粒径为2.5nm 的球状铂纳米微粒。杨玉琴等[15]在加入保护剂PVP 下,用两种还原剂乙醇和硼氢化钠还原氯铂酸制得铂纳米微粒。他们的研究表明,加入的保护剂越多,得到的铂纳米微粒就越小,分散性也越好,但是保护剂加入的越多,制备的铂纳米颗粒的催化性能就越低。他们还发现,用硼氢化钠做为还原剂制备的铂纳米微粒较小并且很少有团聚现象。吕高孟等[16]以吡啶为保护剂,在室温条件下以硼氢化钾为还原剂制得了粒径在2.0～3.0nm的铂纳米微粒。用吡啶作保护剂解决了空气对保护剂的破坏从而使胶体纳米铂可以较长时间地存在。但胶体纳米铂难以分离,因此他们所制备的铂纳米粒子并没有从胶体中分离出来。由Fox研究小组[17]用聚芳醚二硫树枝状分子作保护剂得到启发,张伟等[18]用聚芳醚三乙酸铵树枝分子作为保护剂制得了平均粒径为2.5nm的铂纳米微粒。聚芳醚三乙酸铵树枝分子上的羟基与铂纳米微粒之间有较强的相互作用,使其具有较好的稳定性,不宜发生团聚。 2.2　微乳液法微乳液中油包水型(W/O)的水核尺寸小且彼此分离,不同水核内不能进行物质交换,因此适当的微乳液可以制备出尺寸和大小都比较均一且分散性好的纳米微粒[19]。微乳液中组分的比例对纳米微粒 5 　2007年第12期内蒙古石油化工收稿日期:2007-08-14 基金项目:河南省教育厅资助项目(2007150007)

金属基复合材料综述

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金属基复合材料综述摘要：新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。其中复合材料，特别是金属基复合材料在新材料技术领域中占有重要的地位。金属基复合材料对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用，因此倍受人们重视。本文概述了金属基复合材料的发展历史及研究现状，对金属基复合材料的分类、性能、应用、制备方法、等进行了综述，提出了金属基复合材料研究中存在的问题，探讨了金属基复合材料的发展趋势。关键词：金属基复合材料；分类；性能；应用；制备；发展趋势 Abstract: The research development and application of new composites are one of the important matters in modern high science and technology. This paper summarizes the met al matrix composites and the development history of the present situation and the classific ation of the metal matrix composites, performance, application and preparation methods, w as reviewed, and put forward the metal matrix composites the problems existing in the res earch, discusses the metal matrix composites trend of development. Keywords: Metal matrix composites; Classification; Performance; Application; Preparation; Development trend. 1.引言复合材料是继天然材料，加工材料和合成材料之后发展起来的新一代材料。按通常的说法，复合材料是指两种或两种以上不同性质的单一材料，通过不同的复合方法所得到的宏观多相材料。随着现代科学技术的迅猛发展，对材料性能的要求日益提高。常希望复合材料即具有良好的综合性能，又具有某些特殊性能。金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能材料之一，对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化，起到了至关重要的作用。相信随着科学技术的不断发展，新的制造方法的出现，高性能增强物价格的不断降低，金属基复合材料在各方面将有越来越广阔的应用前景。

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纳米铂

纳米铂-L半胱氨酸修饰玻碳电极对对苯二酚的检测研究姓名：陈盼盼学号：201004034032 班级：化学一、文献综述化学工业对人类社会和物质文明做出了重大贡献，人们在享受现代科学与技术给人们带来巨大的便利和快乐的同时，也逐渐意识到人类未来面临的巨大生存危机和困难。20世纪，人们逐步认识化学品的不当生产和使用会对人的健康、社区环境、生态环境产生危害性。据统计，世界每年生产的人工合成有毒化合物约50万种，共400万t，所有这些物质，近一半留在大气江河、湖、海内，另外每年还有将近18万t的铅和磷，3000万t的汞和各种有毒重金属流入水体内，200万t石油流进海洋。中国化学工业排放的废水、废气和固体废物分别占全国工业排放总量的22.5%、7.82%和5.93%，造成环境严重恶化，直接危害人类，又破坏生物圈，长期的影响着人类的生存。对苯二酚,又名氢醌.化学名1,4-苯二酚，英文名 1,4-Dihydroxybenzene ; Hydroquinone。对苯二酚为白色针状结晶，分子式C6H4(OH)2，分子量110.11，比重1.332,熔点172℃，沸点286℃，闪点165℃，溶于水、乙醇及乙醚，微溶于苯。可燃。自燃点516℃。长期接触对二苯酚蒸气、粉尘或烟雾可刺激皮肤、粘膜，并引起眼的水晶体混浊。操作现场空气中最高容许浓度2mg/m3。对苯二酚是一种重要的化工原料且应用广泛【1】主要用于显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、合成氨助溶剂、橡胶防老剂、阻聚剂、涂料和

香精的稳定剂、抗氧剂等。对苯二酚因具有毒性，而且在自然条件下，不易降解，对人体环境有较大的危害, 因此受到人们的普遍关注，但其微量不容易不检测出来，因而需要更加灵敏的方法来检测目前，微量对二苯酚的测定方法有荧光谱法【2】、薄层色谱法【3】高效液相色谱法【4】动力学光度法【5】因为对苯二酚具有电学活性，可用电化学方法测定其含量，因此用选择性好、灵敏度有高的化学修饰电极测量对对苯二酚已有报道【6-7】，但是因为修饰过程复杂，干扰过多，灵敏度等问题。所以要设计更好的修饰方法来对微量对苯二酚的检测。玻碳电极，是电化学研究中使用最为频繁的碳材料基础电极【8】。它的表面具有多变的性质，极易受实验条件的影响而发生变化。玻碳电极在应用与电化学研究时，在每次试验前需要对电极进行前处理，以改善其电化学相应信号的重现性【8】。目前，世界上几乎所有的实验室，对玻碳电极最为常采用的的前处理程序都是先在Al2O3磨料浆中打磨电极，随后在超声水浴中清洗。但这样的处理方法再重现性上不尽人意。因次，在这里我们要进行电化学活化以此来满足电分析实验室所需的各种高要求，各种有效的电化学活化方法均采用一个叫高阳极极化电位。电化学活化既可以在酸性、中性溶液中【9】也可以在碱性溶液中【10】，动力学研究表明活化电极的电子传导性质的改善可能以表面的亲水性【11】、清洁度【12】、含氧基团【13】等因素有关。纳米材料具有表面效应【14】、体积效应【15】和介电限域效应登

金属基复合材料

14.3.2金属-非金属复合材料 14.3.2.1金属基复合材料的性能特征金属基复合材料与一般金属相比，具有耐高温、高比强度、高的比弹性模量、小的热膨胀系数和良好的抗磨损性能。与聚合物基复合材料相比，不仅剪切强度高、对缺口不敏感，而且物理和化学性能更稳定，如不吸湿、不放气、不老化、抗原子氧侵蚀、抗核、抗电磁脉冲、抗阻尼，膨胀系数低、导电和导热性好。由于上述特点，使金属基复合材料更适合空间环境使用，是理想的航天器材料，在航空器上也有潜在的应用前景。 14.3.2.2金属基复合材料的研究与应用表14.101 和表14.102简要概述了各类金属基复合材料在航空航天领域的应用概况。金属基复合材料(MMC)的研究始于20世纪60年代，美国和俄罗斯在航空航天用金属基复合材料的研究应用方面处于领先的地位。20世纪70年代，美国把B/Al复合材料应用到航天飞机轨道上，该轨道器的主骨架是采用89种243根重150g的B/Al管材制成，比原设计的铝合金主骨架减重145g。美国还用B/Al复合材料制造了J-79和F-100发动机的风扇和压气机叶片，制造了F-106、F-111飞机和卫星构件，并通过了实验，其减重效果达20%～66%。苏联的B/AL复合材料与80年代达到实用阶段，研制了多种带有接头的管材和其他型材，并成功地制造出能安装三颗卫星的支架。由于B纤维的成本高，因此自70年代中期美国和苏联又先后开展C/AL复合材料的研究，在解决了碳纤维与铝之间不湿润的问题以后，C/AL复合材料得到应用。美国用C/AL制造的卫星用波导管具有良好的刚性和极低的热膨胀系数，比C/环氧复合材料轻30%.。随着SiC纤维和Al2O3纤维的出现，连续纤维增强的金属基复合材料得到进一步发展，其中研究和应用较多的是SiC/AL 复合材料。连续纤维增强金属基复合材料的制造工艺复杂、成本高，因此美国又率先研究发展晶须增强的金属基复合材料，主要用于对刚度和精度要求较高的航天构件上。美国海军武器中心研制的SiC p/Al复合材料导弹翼面已经进行了发射试验，卫星的抛物面天线、太空望远镜的光学系统支架也采用了SiC p/Al复合材料，其刚度比铝大70%，显著提高了构件的精度。 MMC对航天器的轻质化、小型化和高性能化正在发挥越来越重要的作用。 MMC在航空器上的应用也有很大潜力，英国研制了SCS-6/Ti的发动机叶片，大幅度提高了其承载能力和刚度，优化了气动载荷下的翼型。用SCS-6/Ti代替耐热钢制造的RB211发动机的压气机静子，可使该构件减重40%；采用SCS-6/Ti代替镍基高温合金制作压气机叶环结构转子，可是该部件减重80%；SiC f/Ti 也可望代替不锈钢在F-22试验型飞机制作活塞杆。表14.101 B/Al复合材料的应用表14.102 其他MMC的应用背景

纳米复合材料发展与现状

纳米复合材料发展与现状 201041505118 李少军10材料一班 1 纳米复合材料超细粒子（或纳米粒子）是指尺度介于原子、分子、离子与块状材料之间，粒径在1～100nm范围以内的微小固体颗粒。随着物质的超细化，产生了块状材料不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应，从而使超细粒子与常规颗粒材料相比具有一系列优异的物理、化学性质。纳米粒子经压制、烧结或溅射组合而成的具有某些特定功能的结构即纳米材料。它断裂强度高、韧性好、耐高温，纳米复合同时也提高材料的硬度、弹性模量、Weibull模数，并对热膨胀系数、热导率、抗热震性产生影响。[1] 纳米复合主要指在微米级结构的基体中引入纳米级分散相。纳米复合材料（复合超微细颗粒）表现出许多与模板核本质不同的性质，如不同的表面组成、磁性、光学性能、稳定性及表面积等。纳米复合材料涉及的范围广泛，它包括纳米陶瓷材料、纳米金属材料、纳米磁性材料、纳米催化材料、纳米半导体材料、纳米聚合材料等。纳米粒子具有很高的活性，例如木屑、面粉、纤维等粒子若小到纳米级的范围时，一遇火种极易引起爆炸。纳米粒子是热力学不稳定系统，易于自发地凝聚以降低其表面能，因此对已制备好的纳米粒子，如果久置则需设法保护，例如保存在惰性空气中或其他稳定的介质中以防止凝聚。纳米材料是物质以纳米结构按一定方式组装成的体系。它是纳米科技发展的重要基础，也是纳米科技最为重要的研究对象。纳米材料也被人们誉为21 世纪最有前途的材料。由于纳米材料本身所具有的特殊性能。作为一种全新性能的先进复合材料，在微电子、信息、汽车、宇航、国防、冶金、机械、生物、医药、光学等诸多领域有极广泛的应用前景。 2 纳米复合材料的分类研究纳米复合材料的一个重要目的是改进并提高块体材料的性能,或通过结构复合来发现块材料中并不存在的性能或效应。和块体材料相比,纳米复合材料的物理和化学性质将更多地依赖于材料的表面缺陷和量子尺寸效应。目前.纳米复合材料的种类繁多,可分为:固态纳米复合材料和液态纳米复合材料。基质材料对于纳米粒子的结构具有稳定作用;而基质材料的不同,又可将纳米复合材料区分为:无机基纳米复合材料和聚合物基纳米复合材料。聚合物基包括单聚合物、共聚合物和聚合物的混合;无机基则包括玻璃,如多孔玻璃、分子筛、溶胶一凝胶玻璃和陶瓷等。[2]还可根据纳米粒子的物理性质可将纳米复合材料区分为:半导体纳米复合材料、铁电体微晶复合材料、染料分子纳米复合材料、稀土纳米复合材料、金属(合金)纳米复合材料、光学纳米复合材料(非线性、发光、光折变等)、磁性纳米复合材料等。 3 纳米复合材料的制备 3.1 溶胶- 悬浮液混合法

纳米铂基本性质及生产应用介绍

纳米铂基本性质及生产应用介绍 2016-10-28 14:05来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部【产品说明】中文名称：纳米铂粒子

英文名称：Platinum nanoparticles 中文别名：铂纳米、铂金纳米、纳米铂金溶液 CAS号：7440-06-4 【产品特性】外观：黑色液体 PH：7.0±0.5 粒径：3nm 铂金纯度：99.95％包装规格：按客户要求包装保存方法：置于阴凉、干燥处【详细介绍】铂纳米颗粒（Platinum nanoparticles）一般是指大小在2-20nm的铂颗粒分散在水内的悬浮体或胶体，与其他金属纳米材料类似由于其形貌和尺寸的原因铂纳米颗粒具有一般金属纳米材料的表面效应、体积效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等性质。在形貌调控方面，目前已经报道的铂纳米结构包括：纳米球、纳米线、纳米管、纳米立方体、纳米轮、和纳米笼等；在尺寸调控方面，传统的调控方法为加晶种法，首先合成特定形貌的晶种，包括纳米球、纳米棒、纳米立方体和纳米多面体等,然后将晶种加入合成体系中分离成核与生长过程，保证每个成核中心有大致相同的生长时间，实现铂纳米材料粒径均一性的调控，并通过调变晶种与铂金属前体的比例控制粒径的大小。铂纳米颗粒的制备方法大致分为两类，即化学法( 化学还原法、微乳液法、吸氢多次还原法等) 和物理方法( 真空蒸镀法、等离子体溅射法、粒子束外延法等)。铂纳米材料作为一种功能性材料，在催化、传感器、燃料电池、光学、电子学、电磁学等领域具有重要的应用价值。应用于各种生物催化剂、宇航服制作、汽车尾气净化装置、食品及化妆品防腐剂、抗菌剂、美容产品等。

纳米复合材料

纳米复合材料的制备及其应用分析化学饶海英20114209033 摘要：聚合物基复合材料目前已经成为复合材料发展的一个重要方向，它涉及了材料物理、材料化学、有机材料、高分子化学与物理等众多学科的知识。本文主要针对纳米复合材料的制备方法、性能及应用等方面的研究进展情况进行了综述。复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性被广泛应用于航空航天、国航、交通、体育等领域，纳米复合材料则是其中最具吸引力的部分。80年代初Roy等提出的纳米复合材料[1-3]，为复合材料研究应用开辟了崭新的领域。纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。由于纳米微粒独特的效应，使其物理和化学性能方面呈现出不同的性能。将纳米材料与复合材料结合起来，所构成的纳米复合材料兼有纳米材料和复合材料的优点，因而引起科学家的广泛关注和深入的研究[4-5,44,45]。纳米复合材料的基体不同，所构成的复合材料类型也不同，如：金属基纳米材料[9-11,43]。陶瓷基纳米材料[12]、聚合物基纳米材料。近年来发展很快，世界发达国家新材料发展的战略都把纳米复合材料的发展放到重要的位置。该研究方向主要包括纳米聚合物基复合材料、纳米碳管功能复合材料、纳米钨铜复合材料。 1纳米聚合物基复合材料 1.1 纳米聚合物基复合材料的合成进展在纳米聚合物基复合材料方面，主要采用同向双螺杆挤出方法分散纳米粉体，分散水平达到纳米级，得到了性能符合设计要求的纳米复合材料。较早发展起来的几种聚合物纳米复合材料的制备方法[13-14]有共混法、溶胶-凝胶法(sol-ge1)、插层复合技术(interaction)，可分为插层和剥离(exfoliate)两种技术、原位(in-situ)法、母料法、模定向合成法(template directed)包括化学方法和电化学方法。声化学合成(sonochemical synthesis)是制备具有独特性能的新材料的有效方法。

金属纳米材料制备技术的研究进展

金属纳米材料制备技术的研究进展摘要：本文从金属纳米材料这一金属材料重要分支进行了简要的阐述，其中重点讲述了强行塑性变形及胶束法制备纳米材料，并分析了金属纳米材料的现状及对今后的展望。关键字：晶粒细化；强烈塑性变形；胶束法；块状纳米材料引言：金属材料是指金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。同时，人类文明的发展和社会的进步对金属材料的服役性能提出了更高的要求，各国科学家积极投身于金属材料领域，向金属材料的性能极限不断逼近，充分利用其为人类服务。一种崭新的技术的实现，往往需要新材料的支持。例如，人们早就知道喷气式航空发动机比螺旋桨航空发动机有很多优点，但由于没有合适的材料能承受喷射出燃气的高温，是这种理想只能是空中楼阁，直到1942年制成了耐热合金，才使喷气式发动机的制造得以实现。 1金属纳米材料的提出从目前看，提高金属材料性能的有效途径之一是向着金属结构的极端状态发展:一方面认为金属晶界是薄弱环节,力求减少甚至消除晶界,因此发展出了单晶与非晶态合金;另一方面使多晶体的晶粒细化到纳米级(一般<100 nm,典型为10 nm左右)[1]。细化晶粒是金属材料强韧化的重要手段之一,它可以有效地提高金属材料的综合力学性能,尤其是当金属材料的晶粒尺寸减小到纳米尺度时,金属表现出更加优异的力学性能[2]。因此,金属材料晶粒超细化/纳米化技术的发展备受人们关注,一系列金属纳米材料的制备技术相继提出并进行了探索,包括电沉积法、溅射法、非晶晶化法、强烈塑性变形法(Severe Plastic Deformation, SPD)、粉末冶金法以及热喷涂法等[3]。金属纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度或由它们作为基本单元构成的金属材料。若按维数，纳米材料的基本单元可分为( 类：一是零维。指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米粉体、原子团簇等；二是一维。指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；三是二维。指在三维空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜及超晶格等。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料[4]。金属纳米颗粒表现出许多块体材料所不具备的优越性质,可用于催化、光催化、燃料电池、化学传感、

铂纳米团簇用于制作双功能电催化剂

铂纳米团簇用于制作双功能电催化剂 2016-05-26 13:32来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部多孔钙钛矿锰氧化物负载纳米铂催化剂示意图质子交换膜燃料电池（Proton Exchange MembraneFuel Cell，简称：PEMFC），又称固体高分子电解质燃料电池（Polymer ElectrolyteMembrane Fuel Cells ），是一种以含氢燃料与空气作用产生电力与热力的燃料电池，运作温度在50℃至100℃，无需加压或减压，以高分子质子交换膜为传导媒介，没有任何化学液体，发电后产生纯水和热。燃料电池中，质子交换膜燃料电池相对低温与常压的特性，加上对人体无化学危险、对环境无害，适合应用在日常生活，所以被发展应用在运输动力型（Transport）、现场型（Stationary）与便携式（Portable）等机组。燃料电池商品化的催化剂以Pt/C最具代表性。然而，Pt/C催化剂使用过程中，碳基底容易被腐蚀，进而导致铂纳米颗粒团聚、电化学活性比表面积急剧下降；另一方面，Pt价格昂贵、资源稀缺，极大地限制了此类催化材料的规模应用。因此，寻找低铂载量、高活性和高稳定性的电催化材料成为重要课题。针对Pt/C催化剂中碳载体易被腐蚀、稳定性差这一关键问题，过渡金属氧化物被研究用来替代碳载体负载铂纳米颗粒。其中，锰基氧化物特别是复合锰氧化物由于价格低廉、储量丰富、环境友好以及自身具有氧催化性能而受到关注。最近，南开大学科研人员设计开发了一种新型氢化Pt纳米簇/多孔CaMnO3复合电催化材料，相比于普通Pt/C催化剂，在碱性体系中，对氧还原催化反应表现出5倍的质量活性、11倍的比表面积活性以及更佳的稳定性，同时对氧析出反应性能优异。研究表明，该材料的高活性源于以下因素：第一，Pt与CaMnO3的协同效应，优化了催化剂表面对含氧物种的吸脱附；第二，高分散和小粒径的铂纳米簇有利于氧分子的活化与解离；第三，氢化处理在氧化物中引入了氧缺陷，不仅提高了材料的电导率，而且导致Mn的混合价态，促进电催化过程。该材料优异的催化稳定性可归因于两个方面：首先，钙钛矿型CaMnO3载体自身在碱性溶液中具有更好的化学稳定性以及抗腐蚀能力；其次，多孔结构的限域作用有效阻止了Pt纳米簇的团聚。研究结果有助于促进低铂载量、高活性、长寿命复合电催化材料的研制。

纳米金属材料的进展与挑战

纳米金属材料进展和挑战 1 引言 40多年以前，科学家们就认识到实际材料中的无序结构是不容忽视的。许多新发现的物理效应，诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关的传输现象等，只出现在含有缺陷的有序固体中。事实上，如果多晶体中晶体区的特征尺度（晶粒或晶畴直径或薄膜厚度）达到某种特征长度时（如电子波长、平均自由程、共格长度、相关长度等），材料的性能将不仅依赖于晶格原子的交互作用，也受其维数、尺度的减小和高密度缺陷控制。有鉴于此，HGleitCr认为，如果能够合成出晶粒尺寸在纳米量级的多晶体，即主要由非共格界面构成的材料。例如，由50％（in vol.）的非共植晶界和50％（in vol.）的晶体构成］，其结构将与普通多晶体（晶粒大于lmm）或玻璃（有序度小于2nm）明显不同，称之为纳米晶体材料（nanocrystalline materials）。后来，人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nn）的材料广义定义为纳米材料或纳米结构材料（nanostructured materials）。由于其独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科。目前，广义的纳米材料的主要l）清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；2）人造超晶格和量子讲结构；功半结晶聚合物和聚合物混和物；3）纳米晶体和纳米玻璃材料；4）金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。经过最近十多年的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展，研究成果日新月异，研究范围不断拓宽。本文主要从材料科学与工程的角度，介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。

金属铂纳米颗粒的形貌控制合成

金属铂纳米颗粒的形貌控制合成 Shape-controlled Synthesis of Metal Platinum Nanoparticles 【摘要】金属纳米颗粒的形貌控制合成是金属纳米材料研究领域倍受关注的难题。铂黑是化工领域重要的催化剂。铂纳米颗粒的催化性能优于铂黑,其性质与形貌、粒径和结构密切相关。近年来,铂纳米颗粒的形貌控制合成虽然取得了一定进展,但所得到的多数铂纳米颗粒形貌不单一,大小不均匀。为此,本论文采用多醇还原法制备形貌、粒径及二级结构可控的铂纳米颗粒,探索了不同反应条件对铂纳米颗粒形貌粒径的影响,并对纳米颗粒形成机理进行了初步探讨,采用多种分析手段对产物进行了表征。采用晶种两步生长法制得具有链状二级结构的铂纳米颗粒。以六水合氯铂酸为前驱体,以乙二醇和三缩四乙二醇为混合溶剂及还原剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,微波加热制备铂纳米晶种,然后在油浴中进一步生长成链状二级结构的铂纳米颗粒,并用紫外-可见光谱(UV-vis)、透射电子显微镜(TEM)、粉末X-射线衍射(XRD)以及X-射线光电子能谱(XPS)对产物进行了表征。对链状结构形成机理进行了初步探讨,认为颗粒呈链状分布是由于PVP的支架剂功能。采用微波辐照加热法,以六水合氯铂酸为前驱体,以乙二醇和三缩四乙二醇混合溶液为溶剂及还原剂,利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为协同稳定剂,在适量KOH存在下微波加热100秒,制备出“爆米花”状的铂纳米颗粒; 考察了反应参数对“爆米花”状的铂纳米颗粒控制合成的影响;以γ-Al2O3为载体,初步探讨了γ-Al2O3负载的“爆米花”状的铂纳米颗粒的催化活性。以氯铂酸钾(K2PtCl6)作为前驱体,利用PVP和CTAB作为形貌控制剂,以乙二醇作为溶剂及还原剂,在一定量NaNO3存在下制备出分布较均匀的自组装铂纳米颗粒。探讨了铂纳米颗粒自组装体的形成机理,认为PVP长链包围在CTAB的一端,形成链-球状软模板,将氯铂酸钾包围其中,当Pt(IV)被还原后因PVP链的桥联作用使得分散的铂纳米颗粒相互靠近,有序聚集成自组装体。【Abstract】Much attention has been paid to the shape-controlled synthesis of metal nanoparticles in the field of metallic nanomaterials. Platinum black is an important catalyst for chemical industry. The catalytic property of platinum nanoparticles is much higher than the platinum black, but its intrinsic properties are strongly dependent on its size, morphology and structure. In recent yeas, though the shape-controlled synthesis of platinum nanoparticles has made a much progress, few of uniform platinum 。。。。【关键词】铂；纳米颗粒；形貌；微波；自组装体；乙二醇；三缩四乙二醇；聚乙烯吡咯烷酮；十六烷基三甲基溴化铵；透射电子显微镜；【Key words】Platinum；Nanoparticles；Morphology；Microwave；Self-assembly；Ethylene glycol；Teraethylene glycol；Cetyltrimethylammonium bromide；Polyvinylpyrrolidone；Transmission electron microscopy；【网络出版投稿人】中南民族大学【网络出版年期】2011年S2期【DOI】CNKI:CDMD:2.2009.226793

关于金属基复合材料的一些概述

关于金属基复合材料（MMC）的一些概述一、MMC的种类及其微观组织的一般特征金属基复合材料（MMC），这一术语包括了很广的成分与结构范围。他们的共同点是有连续的金属基体。按照增强体的形状是连续性纤维，短纤维或者是颗粒状，复合材料的显微组织可分为下图所示的几类。更进一步的分类可基于纤维的直径和取向分布。在仔细考察特定的体系之前，认识与最终产品的微观组织结构有关的问题是有益的。下表简要的总结了复合材料的主要显微组织特征及其对性能的潜在影响。虽然有些组织参数可事先设定，但另外一些参数却难以控制。尽管如此，在设计与制造某特定的工作之前，一个重要的步骤是，事先认定一些简单的纤维组织结构目标及获得这些目标的方法。按增强材料形态分类，可分为纤维增强金属基复合材料、颗粒和晶须增强金属基复合材料。若按金属基体分类，可分为铝基复合材料，钛基复合材料、镁基复合材料、高温合金复合材料和金属间化合物复合材料。倘若按增强体类型进行分类，则可分为单片、晶须（或者纤维）和颗粒，如下图。

二、金属基体的概述及其制备工艺金属基体应用最多的为铝及铝合金，钛以及镁。铝的基本特点：熔点660℃，密度2.7g/cm3，其具有面心立方结构．所以其塑性优异，适合各种形式的冷、热加工。导电、导热性能好，约为铜的60％左右，同时化学活性高，在大气中铝表面与氧形成一层薄而又致密的氧化膜以防止铝继续氧化，但是强度低。钛的特点：熔点1678℃，密度4.51g/cm3。其重量轻、比强度高。纯钛的强度可通过冷作硬化和合金化而得到显著的提高．如50％的冷变形可使强度提高60％，适当合金化和热处理，则抗拉强度可达1200—1400MPa，含有氢、碳、氧、铁和镁等杂质元素的工业纯钛抗拉强度可提高到700MPa，并仍能保持良好的塑性和韧性。高温性能优良。合金化后的耐热性显著提高，可以作为高温结构材料使用，如航空发动机的压气机转子叶片等，长期使用最高温度已达540℃。在大气和海水中有优异的耐蚀性．在硫酸、盐酸、硝酸相氢氧化纳等介质中都很稳定。但是导电与导热性差.导热系数只有铜的1／l 7和铝的l／10，比电阻为铜的25倍。镁的特点：密度1.74g/cm3。由于其密度低，比强度、比刚度较高，镁具有密排六方结构，室温和低温塑性较低，但高温塑性好可进行各类形式的热变形加工。减震性能好，能承受较大的冲击振动负荷。根据各种制备方法的基本特点，金属基复合材料的制备工艺分为四大类，即固态法；液态法；喷涂与喷射沉积法；原位复合法。 1、固态法。在一定温度的压力下，把新鲜清洁表面的相同或不相同的金届，通过表面原子的互相扩散而连接在一起。关键步骤为纤维的排布，复合材料的叠台和真空封装以及热压。其采用有机粘接剂。将增强纤维的单丝或多丝的条带分别浸溃加热后易挥发的有机粘接剂，按复合材料的设计要求的间距排列在全属基体的薄板或箔上，形成预制件。采用带槽的薄板或箔片，将纤维排布在其中。采用等离子喷涂。即先在金属基体箔片上用排布好一层纤维，然后再喷涂一层与基体金属相同的金属。纤维表面经化学或物理处理，在基体金属熔池中充分地浸渍形成金属基复合丝。为了防止复合材料在热压中的氧化，叠合好的复合材料坯科应真空封装于金属模套中。为了便于复合材料在热压后与金属模套的分离，在金属模套的内壁徐上云母粉类的涂料以利分离，注意不能涂与金属基体发生反应的涂料。在真空或保护气氛下直接放入热压模或平板进行热压合热压工艺参数主要为：热压温度、压力和时间。扩散结合的优缺点：工艺相对复杂，纤维排布、叠合以及封装手工操作多，成本高。能按照复合材料的铺层要求排布。在热压时可通过控制工艺参数的办法来控制界面反应。粉末冶金。适用于连续、长纤维增强．也可用于短纤维、颗粒或晶须增强的金属基复合材料。长纤维增强：将纤维和金属粉末按比例混合，密封在容器中，然后进行热等静压。粉末冶金的优点：工艺过程温度低，可以控制界面反应。增强材料(纤维、颗粒或晶须)与基体金属粉末可以任何比例混合，纤维含量最高可达75％，颗粒含量可达50％以上。对浸润性和密度差的要求较小采用热等静压工艺时，其组织细化、细密、均匀，一般不会产生偏析、偏聚等缺陷，可使空隙和其它内部缺陷得到明显改善，从而提高复合材料的性能。可以用传统的加工方法进行二次加工。粉末冶金的缺点：工艺过程比较复杂，金属基体必须制成金属粉末，增加了工艺的复杂性和成本。在制备铝基复合材料时，还要防止铝金属粉末引起的爆炸。

金属基纳米复合材料的研究现状与发展前景

金属基纳米复合材料的研究现状与发展前景摘要：本文综述了金属基纳米复合材料的制备方法和金属基纳米复合材料的特性，分析了金属基纳米复合材料的微观结构，介绍了国内外相关研究现状及应用的最新进展。文中指出了金属基纳米复合材料现阶段研究中存在的几个重要问题，展望了金属基纳米复合材料的未来发展趋势。关键词：纳米材料；金属基纳米复合材料；机械合金化；微观结构；塑性流动；断裂行为；碳纳米管 1.发展历史 1.1概述纳米材料是由纳米量级（1-100nm）的纳米粒子组成的固体材料。纳米微粒有4个基本效应：小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。因此，纳米材料表现出一些特殊性能，如高热膨胀系数、高比热容、低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性能等。纳米微粒尺寸很小，纳米粒子的表面原子数与其总原子数之比随粒径尺寸的减小而急剧增大，所以纳米材料有高密度缺陷、高的过剩能、大的比表面积和界面过剩体积。纳米材料也因此具有许多特殊的性能，如高的弹性模量、较强的韧性、高强度、超强的耐磨性、自润滑性和超塑性等。 []3-1。由于纳米材料的特异性能，纳米材料有着广泛的应用金属基纳米复合材料用颗粒、晶须、纤维增强金属基体，具有原组分不具有的特殊性能或功能，为设计和制备高性能的功能材料提供了新的机遇[]4。所以，金属基纳米复合材料已成为纳米材料工程的重要分支，世界上各发达国家已经把纳米复合材料的研究放在重要地位。 1.2分类

纳米复合材料按基体材料类型可以分为金属基纳米复合材料、陶瓷基纳米复合材料、聚合物基纳米复合材料。金属基复合材料兼具金属与非金属的综合性能，在韧性、耐磨性、热膨胀、导电性等多种机械物理性能方面比同性材料优异得多。金属基纳米复合材料是由纳米级的金属或非金属粒子均匀地弥散在金属及合金基体中而成，较之传统的金属基复合材料，其比强度、比模量、耐磨性、导电、导热性能等均有大幅度的提高。因此，金属基纳米复合材料在航空航天、汽车，电子等高科技领域有极大的应用前景。如碳化硅纤维与颗粒增强钛合金用于大推力飞机压气机部件，颗粒增强铝基复合材料广泛用于航空、航天及汽车、电子领域。 2.制备工艺 2.1机械合金化法制备金属基纳米材料的MA 法：将按合金粉末金属元素配比配制的试料放入立滚、行星或转子高能球磨机中进行高能球磨，制得纳米晶的预合金混合粉末，为防止粉末氧化，球磨过程中采用惰性气体保护；球磨制得的纳米晶混合粉经烧结致密化形成金属基纳米复合材料。在球磨过程中，大量的碰撞现象发生在球粉末与磨球之间，被捕获的粉末在碰撞作用下发生严重的塑性变形，使粉末反复的焊合和断裂。经过“微型锻造”作用，元素粉末混合均匀，晶粒尺度达到纳米级，层状结构达到 m 1μ 以下，比表面积大大增加。由于增加了反应的接触面积，缩短了扩散距离，元素粉末间能充分进行扩散，扩散速率对反应动力的限制减小[]5 ，而且晶粒产生高密度缺陷，储备了大量的畸变能，使反应驱动力大大增加。实验研究表明，在球磨阶段元素粉末晶粒度达到20-50nm 左右，甚至几个纳米，球磨温升在30-40K 左右[]6 可使互不相溶的W ，Cu 等合金元素、或溶解度较低的合金粉末如W ，Ni ，Fe 等发生互扩散，形成具有一定溶解度或较大溶解度的 W-Cu ，E-Ni-Fe 超饱和固溶体和Ni 非晶相。最近，黄等[]7用行星式高能球磨机制备了）（30-20Fe Cu Al 20-80=χχχ三元非晶纳米合金粉末，发现成分为204040Fe Cu Al 的粉末球磨时逐步非晶化，球磨33h 后，非晶化程度最大，最小颗粒尺寸达到5.6进一步球磨，非晶晶化，颗粒尺寸