金属材料表面纳米化研究现状
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金属材料表面纳米化研究现状
作者：张瀚文
来源：《西部论丛》2018年第12期
摘 要：材料的组织结构决定着材料的性能。 自 20 世纪80 年代初 HGleiter 等人首次用惰性气体冷凝法制备出纳米金属粒子并经原位加压成型获得纳米材料以来，人们对纳米材料和其制备技术的研究进行了不断的探索。纳米材料具有特殊的组织和一系列优良的力学性能及物理化学性能， 已经成为材料研究的热门。 就目前而言，大块体金属材料的整体纳米化制备技术尚不成熟，难以进行工业化的大批量生产。
关键词：表面纳米化 制备方法 显微组织特征 使役性能
1表面纳米化的制备方法
目前金属材料表面纳米化主要有三种基本方法：表面涂层或沉积、表面自纳米化及混合方式。 表面涂层或沉积是将已制备好具有纳米尺度的颗粒固 结在材料的表面，形成一个与基体结构成分相同（或不同）的表层。处理后纳米表层晶粒大小比较均匀且整体外形尺寸有所增加；常用的方法有 CVD、PVD、溅射、电镀及电解沉积等；实现表层纳米晶粒与基体的牢固结合并抑制纳米晶粒长大是整个工艺的关键。 表面自纳米化是采用非平衡处理的方法增加材料表面的自由能， 使表面粗晶组织逐渐细化至纳米量级。 处理后晶粒组织及尺寸沿深度方向呈梯度变化，外形尺寸基本不变。常用的几种方法有表面机械研磨处理法（SMAT）、超声喷丸法、凸轮滚压法、超音速微粒轰击法（SFPB）等。 混合方式是将表面纳米化技术与化学处理相结合， 形成与基体成分不同的固溶体或化合物，如 20CrMo 合金钢、低碳钢等在表面研磨处理后进行低温渗氮等。
三种处理方式中， 表面自纳米化技术具有操作简单且实用， 设备投资少的独特优点。
2表面自纳米化机理
目前， 对表面自纳米化的研究主要集中在往复塑性变形法， 其基本原理如下： 利用载荷的重复作用， 使金属材料表面粗晶组织产生不同方向的强塑性变形，以产生高密度的晶体缺陷（例如位错、孪晶、大角度晶界等），这些缺陷相互作用，不断地湮没和重组，使晶粒逐渐细化至纳米量级。表面自纳米化机理跟金属晶体结构和层错能的大小有着密切的关系。 一般体心立方和中高层错能的面心立方金属晶体主要通过位错的不断增值和相互作用， 经历了由大晶粒晶界-亚晶界-小晶粒晶界的演变，最终达到增值速率与湮没速率的平衡而细化至纳米量级。 如工业纯铁在高能喷丸表面自纳米化过程中，晶粒的纳米化过程就是通过位错分割的方式演变而成的。对于低层错能和含有亚稳相的金属而言，孪晶的生长驱动力较大。 首先在表面位错的作用下形成了单系孪晶，随着作用时间的延长和作用次数的增多，单系孪晶逐渐演变成多系孪晶，多系孪晶和相变马氏体的相互交割而使晶粒尺寸不断减小， 最终细化至纳米量龙源期刊网
级。 如 AISI304 不锈钢经表面机械研磨处理实现表面自纳米化就是这一种纳米化机理的典型。
3表面纳米化对材料使役性能的影响
3.1力学性能
材料强度和硬度与晶粒尺寸之间满足 Hall-Petch关系。 金属材料经表面自纳米化处理后，表面强度和硬度会显著提高，并随着深度的增加，逐渐降低至与心部原始晶粒相同。此外，納米化过程中发生的相变或第二相的存在也促进了表面强度和硬度的增加。 吴建军等采用快速多重旋转碾压设备
（FMRR）对 1Cr17 不锈钢进行表面纳米化处理。结果表明： 表面纳米化处理后表层获得了约为 50 um 厚的强烈塑变层，该层平均晶粒尺寸约为 20 nm，晶粒大小随深度呈梯度变化；随处理时间的延长，变形层厚度变大，但表层的晶粒尺寸变化不大；与未处理试样的表面显微硬度（190 HV）相比， 表面处理 30 min 的试样表面硬度增加至 270 HV，处理 60 min 的试样表面硬度增加至 310 HV。
对于大多数超细晶金属材料， 强度和硬度的提高会伴随着韧性和塑性的降低， 这是由于高密度的晶界数量分割了晶粒中位错的连续性， 阻碍了位错的滑移发展[14]。 金属材料经表面纳米化处理后，由于晶粒大小随深度呈梯度变化， 故材料整体韧塑性降低的幅度不明显。
Liu 等采用 SMAT 法对 1.5 mm 厚度低碳钢板材进行表面纳米化处理后发现， 材料的整体屈服强度提高约 35 %，而伸长率只下降 4%。可见，表面纳米强化层能够提高材料的整体强度，同时又不明显地降低材料的韧性和塑性。 少部分超细晶金属材料韧塑性变化趋势与之相反。 如
LA91合金板表面纳米化后， 抗拉强度比未处理时提高了10%，伸长率提高了 53%，综合力学性能得到提升。
3.2抗疲劳性
金属表面自纳米化后表层的晶界处、 第二相夹杂物或滑移带相对减少， 减少了导致疲劳裂纹产生的应力集中源。另一方面，细化的晶粒相当于减小了滑移的平均距离， 即分散了位错塞积造成的应力集中，提高了材料的滑移抗力，有效抑制了微裂纹的萌生与扩展。 表面残余应力在一定程度上也有效抑制了疲劳裂纹的萌生， 心部粗晶组织又可以阻止裂纹扩展，对其疲劳寿命的提高起到了非常重要的作用。表面粗糙度的增加可能会使疲劳寿命有所降低，但相对影响较小。辛素敏等采用由超声喷丸纳米化技术对316L 不锈钢试样进行了表面纳米化处理，并研究了表面纳米化对其抗疲劳性能的影响，得出以下结论：
①超声喷丸表面纳米化使表面晶粒细化成等轴、取向随机、晶粒尺寸为 15～20 nm 的纳米晶，由奥氏体和马氏体两相组成， 说明处理过程中伴随了马氏体相变的发生；
② 喷丸后是喷丸前疲劳寿命的1.29～1.45 倍； 龙源期刊网
③超声喷丸后样品的疲劳裂纹主要产生在试样次表面 60～80 μm 深度过渡变形层的气孔或夹杂处；
④纳米层显微组织结构的改变和残余压应力直接促进了 316L 不锈钢疲劳寿命的提高；
⑤喷丸处理表面纳米化的材料的屈服强度与抗拉强度均得到了显著提高，对抗疲劳更有利。
5结论与展望
金属表面自纳米化的过程中， 不同晶体结构的金属材料纳米化机理存在一些差异。 通常体心立方的材料，纳米化行为主要取决于位错的发展变化；而面心立方的材料，除了位错作用外，还可能受到孪生和层错的影响。金属经表面纳米化处理后能明显提高金属材料及其零部件表面的强度、硬度、抗疲劳、耐磨性及耐蚀性等。将表面纳米化技术与其他表面处理相结合，如电镀、喷涂等，可开发出高性能的新型材料。将表面自纳米化技术与化学处理相结合，能为制备高性能的复相表层提供一条新途径。 此外，表面自纳米化技术在异种金属材料的扩散焊接中也有很大的应 用潜力。 目前，人们对表面纳米化的研究处于初步阶段，若要投入生产实际应用，还需要对表面纳米化的微观机理和动力学以及对组织的影响做进一步研究， 以研制出适用于工业生产的表面自纳米化设备。
参考文献：
何忠治.电工钢（上册）[M].北京：冶金工业出版社，1997
(完整word版)金属纳米材料的应用研究
(完整word版)金属纳米材料的应用研究
研究 金属纳米材料的应用与研究
【前言】著名科学家费曼于1959年所作的《在底部还有很大空间》的演讲中，以“由下而上的方法”(bottom up) 出发，提出从单个分子甚至原子开始进行组装，以达到设计要求。他说道，“至少依我看来，物理学的规律不排除一个原子一个原子地制造物品的可能性。”并预言，“当我们对细微尺寸的物体加以控制的话，将极大得扩充我们获得物性的范围。”[1]
1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明研究纳米的重要工具－－扫描隧道显微镜，使人类首次在大气和常温下看见原子，为我们揭示一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极促进作用。 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。
【摘 要】纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术。文章简要地概述了纳米技术，纳米材料的结构和特殊性质以及纳米纳米材料各方面的性能在实际中的应用，并展望了纳米材料的应用前景。
1． 纳米科学和技术
1.1 纳米科技的定义
纳米科技是20世纪80年代末诞生并正在崛起的新科技，是一门在0.1~ 100
nm尺度空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的高技术学科。其涵义是人类在纳米尺寸（10-9--10-7m）范围内认识和改造自然，最终目标是通过直接操纵和安排原子、分子而创造特定功能的新物质。纳米科技是现代物理学与先进工程技术相结合的基础上诞生的，是一门基础研究与应用研究紧密联系的新兴科学技(完整word版)金属纳米材料的应用研究
研究 术。其中纳米材料是纳米科技的重要组成部分。
1.2 纳米科技的内容
纳米科技主要包含：纳米物理学；纳米电子学；纳米材料学；纳米机械学；纳米生物学；纳米显微学；纳米计量学；纳米制造学……
1.3 纳米科技的内涵
第一：纳米科技不仅仅是纳米材料的问题。目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是：在纳米尺度上研究物质的特性和相互作用以及如何利用这些特性和相互作用的具有多学科交叉性质的科学和技术。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。现在已不能将纳米科技划归任何一个传统学科。如果将纳米科技与传统学科相结合，可产生众多的新的学科领域，并派生出许多新名词。这些新名词所体现的研究内容又有交叉重叠。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料；纳米器件；纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。目前人们对纳米科技的理解，似乎仅仅是讲纳米材料，只局限于纳米材料的制备,这是不全面的。主要原因：国内科研经费的资助以及有影响的成果的获得，主要集中在纳米材料领域，而且我国目前纳米科技在实际生活中的应用也最先在纳米材料这一领域表现出来。我国现在300余家从事纳米科技研发的公司也主要是从事纳米材料，尤其是纳米粉体材料的生产。
镁合金表面处理的研究现状
镁合金表面处理的研究现状
一.概述
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。
但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。
二.表面处理方法
1.电镀和化学镀技术
镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。
镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。测试表明，该晶态Ni-P合金层中晶体颗粒细小，镀层致密，耐蚀性能也优于传统的非晶态Ni-P合金层。
国内外钛合金研究的发展现状及趋势
国内外钛合金研究的发展现状及趋势
近年来，钛合金作为一种新型材料，广泛应用于航空、航天、海洋、化工、医疗等领域。本文将介绍国内外钛合金研究的发展现状及趋势：
一、国内钛合金研究现状
国内钛合金研究起步较晚，但近年来快速发展。在技术上已经取得了一定的成果，研究重点集中在钛合金的制备、改性和应用等方面。其中，还包括正交实验和贝叶斯优化等。
二、国外钛合金研究现状
国外钛合金研究历史较长，先进的加工技术和分析设备更加完善。目前，美国、德国、日本等国家的研究机构对钛合金金属材料进行了广泛的研究，尤其是对高强度、高温和腐蚀性能的提升等方面做出了许多突破性进展。
三、国内外钛合金研究的发展趋势
（1）材料制备技术的提高。采用精细制备技术的方法进行钛合金材料的制备，降低金属内在缺陷，提高材料的物理和化学性能。
（2）材料改性研究的深化。开展形变机制、晶粒细化和快速凝固等方面的研究，进一步提高钛合金材料的力学性能和耐腐蚀性能。
（3）纳米级钛合金的研究。通过纳米级的制备方法对钛合金进行研究，有望发现新的物理和化学特性，促进钛合金材料的发展。
（4）电化学合成技术的发展。利用新型氟化剂、阴离子表面改性剂、稀土元素等对合成过程进行优化，提高电化学合成钛合金的效率和成本效益。
综上所述，钛合金作为一种重要的先进材料，在国内外都受到了广泛的关注和研究，未来也有着广阔的发展前景。钛合金的研究与开发的不断深入，必将在航空、航天、海洋等高端应用方面发挥出更大的作用。
镁合金表面纳米化与稀土扩渗合金化改性技术简析
镁合金表面纳米化与
稀土扩渗合金化改性技术简析
一 镁合金表面改性的背景及
意义
镁合金是目前工程应用中最轻的
金属结构材料，具有高比强度、高比模
量、优良的阻尼减震性等优点，被誉为
“２１世纪绿色工程材料 ；镁合金应
用于航空航天、汽车、电子通讯等行业
具有塑料和其他金属所不可比拟的优
势。同时，中国是世界上最大的原镁生
产国和出口国，还具有明显的资源优
势。与铝合金相比，镁合金的研究和应
用尚不充分，目前限制其应用的主要
因素之一是其耐蚀性无法满足复杂环
境的使用要求 Ｊ。
镁合金的表面改性与应用研究是
当前的研究热点之一，但是如何提高
镁合金的耐蚀性是其研究重点。表面 纳米化技术是一种针对材料表面进行
处理的加工工艺，它一方面使材料具
有纳米材料优良的表面性能，另一方
面使材料仍保留芯部粗晶材料较好的
综合性能。通过表面纳米化来提高镁
合金的耐蚀性既是近年来实现镁合金
工程化应用的最重要研究方向之一，
同时也是借助表面纳米化技术将更多
纳米材料应用于实际生产生活而创造
的一条新路。虽然采用稀土元素来强
化金属材料的力学性能是传统的金属
强化方法，但是在镁合金表面纳米化
后再进行稀土强化表面性能将成为一
种创新和大胆的尝试。
从２０世纪６０年代开始，研究人员
就开始把稀土元素引入表面改性工艺
中，适量的稀土元素可以大大提高材 ■文／韩宝军 罗贞礼 侯 宇
１．赣南师范学院 ２．中国水利电力对外公司
料的改性效能。因此，针对镁合金耐蚀
性差的缺点，以表面纳米化技术对镁
合金表面进行纳米化处理，然后进行
表面稀土扩渗，对提高镁合金的耐蚀
性、耐磨性将具有重要的理论意义和
工程实践意义。
二．镁合金表面纳米化与稀土
扩渗合金化改性技术简析 镁合金表面的纳米化与稀土扩渗
合金化改性技术，主要包含３个层面
的改性技术内容，即表面纳米化、表面
扩渗合金化、表面稀土扩渗合金化。
１．表面纳米化改性技术
纳米晶材料具有许多不同于常规
纳米材料商业化现状及展望
现代材料动态 ２００６年第１１期 着，Ｍｏｒｇａｎ先进陶瓷公司开发了一项专利权工艺技术，通过在陶瓷表面利用物理气相沉积 技术涂覆一层生物兼容的金属薄膜如铂、铌或钛，即可用于钎焊。 复杂部件 新型植入医疗设备的开发人员不断要求更小更复杂的部件。如用于药物输送应用的１英 寸直径陶瓷馈通仪能容纳１０４根针，可激活不同的开关组合。 粉末注射成形技术（ＰＩＭ）的应用促进了对部件小型化的追求。这一技术能够生产复杂 形状和非常规几何形状的部件，大多数特别用于听力辅助设备、骨骼螺丝和可植入心脏泵。 对陶瓷注射成形物体的检测表明净成型的模制部件比相同成分的机加工部件的弯曲强度变 化更小。粉末注射成形部件裂口分布系数小是由于其表面光洁度与机加工表面相比可变性较 低。 Ｍｏｒｇａｎ先进陶瓷公司也提供金属注射成形（ＭＩＭ）技术，是相对机加工，铸造和冲压 等可选的一种低成本技术。金属注射成形技术可在ｌＯｓ内制出部件，而传统技术则需要几分 钟或几小时。金属注射成形技术非常适于大批量生产复杂部件，生产范围从腹腔镜检查仪器 到活组织检查钳和牙齿支架。 陶瓷技术发展中对医疗植入应用很重要的一个附加领域是陶瓷基涂层，如类金刚石碳。 这些涂层为重要的轴点和磨损表面提供了生物兼容、无菌兼容、无浸出的耐磨表面。而且可 减少摩擦、增加表面硬度、阻止离子传递至『Ｊ金属植入部件。 医疗植入件市场的快速发展，使得材料科学家和陶瓷部件制造商都将继续开发用于未来 更小、更复杂和更耐久植入件应用的新型材料和新型工艺技术。 （王凤娥摘译）
纳米材料商业化现状及展望 纳米技术日益受到科技界和社会大众的普遍关注。从以下事实可以看出，纳米科技的 发展势头令人瞩目。 ①作为“国家纳米科技起动规划”的一部分，到２００５年底为止美国共花费了４０多亿美 元（据美国总统科技顾问部于２００５年５月发表的评估与建议）。 ②到２００５年末为止，全球中央政府和地方政府共向纳米科技投入了１８０亿美元左右。 ⑨用于２００６年财政年度纳米科研的美国预算要超过１ ０亿美元，而全球则计划投入６０ 亿美元。 ＠２００４年在美国共进行了２５００多项纳米科研项目。 （￣２００４年在主要报刊上“纳米科技”一词被引用１２０００多次。 ⑥在（（Ｄｏｗ Ｊｏｎｅｓ工业索引》上列出的３０家公司中有１９家已在进行纳米科技计划。 ⑦在己进行纳米科技研究的公司中有３０％强致力于纳米材料。 ⑨到２００８年止，纳米材料方面的收入估计可达１４亿美元。 ⑨预计美国纳米材料市场到２０２０年为止的年增长率将超过３０％。 因此，今天在材料科学领域，纳米材料已成为经常讨论的前沿课题。此外，学术机构、 政府实验室以及工业部门正在向纳米材料技术的竞逐中花费着可观的资源。虽然可能有多种
表面纳米化对7055铝合金耐磨性能的影响
第１３卷第３５期２０１３年１２月 １６７１—１８１５（２０１３）３５—１０６０８—０５ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．３５ Ｄｅｅ．２０１３ ⑥２０１３ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
表面纳米化对７０５５铝合金耐磨性能的影响
田 龙 张伟
（安阳工学院机床关键功能部件重点实验室，安阳４５３０００）
摘要 为了研究表面纳米化对７０５５铝合金耐磨性能的影响，利用高能喷丸（ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｓｈｏｔ ｐｅｅｎｉｎｇ，ＨＥＳＰ）技术对７０５５铝 合金材料进行表面纳米化处理；在７０５５铝合金表面获得纳米结构。利用透射电镜分析纳米化前后微观组织的变化，同时对纳 米化材料表层进行残余应力及显微硬度测定，并采用球盘磨损试验机研究了纳米化表面对固定载荷条件下７０５５铝合金材料 磨损性能的影响。结果表明：表面纳米化使７０５５铝合金材料表面发生严重塑性变形，材料表面分布较高幅值残余压应力，最 大可达到一３６９ ＭＰａ，残余压应力层深度达０．６ ｍｍ；纳米化后试样显微硬度较基体提高了５０％。摩擦磨损实验表明：表面纳 米化从一定程度降低了７０５５铝合金材料表面摩擦系数，且磨损失重是未处理试样的３２％，表明高能喷丸表面纳米化有效改 善了７０５５铝合金材料的耐磨性能。 关键词７０５５铝合金 高能喷丸 表面纳米化 耐磨性能 中图法分类号ＴＧ１７８； 文献标志码Ｂ
在实际工程应用中，各类机械零部件往往会因
疲劳、摩擦、磨损等问题导致在远未达到设计使用
寿命前失效破坏，经过调查发现，大量金属结构件
的失效破坏多源于零部件的表面¨ ；因此利用各种
表面处理技术来改善金属构件材料表面耐摩擦、磨
损和耐腐蚀性能，保证大型机械设备长期正常安全
运行，从而延长机械设备的服役寿命对于工业生产
具有极强的现实意义。
高能喷丸（ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｓｈｏｔ ｐｅｅｎｉｎｇ，ＨＥＳＰ）通
纳米含能材料国内外研究现状
纳米含能材料国内外研究现状
在新型含能材料中，具有高能量释放速率、高能量转化速率和低敏感性的纳米含能材料已成为研究的热点，而介稳态分子间纳米复合含能材料(MIC)由于其高放热性和能量释放率的可调性成为国内外主要研究的对象。国外研究表明将铝热剂的粒度从微米超细化到纳米级时，它的反应速度会大大的提高，能量释放迅速，最快的可以超过千倍，如纳米Al/MoO3铝热剂，燃速大约为400m/s，反应区温度为3253 K。因此纳米铝热剂近年来成为国内外研究的热点，其中如何制备性能良好的纳米铝热剂是最为关键。通常制备MIC的方法分为为机械球磨法、溶胶．凝胶法和物理气相沉积法。
自上世纪90年代开始，就已经见有关纳米级的MIC/HMX的公开报道，国外对于MIC/HMX的研究比国内要早。而国内则是最主要集中在Al/CuO等极少数材料，纳米Al/MoO3含能材料在国内则没有见公开的报道，而添加纳米级炸药HMX的MIC/HMX更是少之又少。32261
Kevin C W[1]等研究者通过采用固相反应的方法，再进一步加入分散剂来改善纳米粒子的团聚问题，制备出了纳米Al/MoO3铝热剂。方法为：称取一定量的纳米铝粉和纳米三氧化钼粉末，置于反应容器中，然后加入正己烷进行进一步的处理，之后再进行超声分散混合，处理，最后真空干燥， 得到复合颗粒。与微米级这两种成分粒子通过常规物理混合得到的样品相比，纳米铝热剂的燃速更高，可以达到442m/s。
谯志强[2]等研究者基于猛炸药的起爆药替代物的主要原料为超细颗粒猛炸药、纳米铝粉和纳米金属氧化物，采用溶胶-凝胶的方法制备出了纳米级的Fe2O3，采用溶剂-非溶剂的方法制备出超细的RDX 颗粒，最后再采用超声波复合法进一步实现纳米铝热剂对RDX 颗粒表面的包覆。它是通过一种特殊的复合物微观结构进行设计（如图1所示），在细颗粒炸药表面包裹一层具有很高燃烧速度的添加剂，从而形成一个以细颗粒炸药为核以高速添加剂为壳的核/壳型复合物，壳层添加剂高速燃烧释放的热量可以作为核层细颗粒炸药的点火源。由于亚稳态分子复合物的燃烧速度很大，往往可以达到数百米以上，比超细炸药颗粒的燃烧速度要高出2个数量级，因此在复合装药结构下燃烧波从A点传到B点的时间将会减小2个数量级，使细颗粒炸药在点火同时性大大增加到接近表面同时点火的水平，从而大大降低达到燃烧转爆轰所需要的压力积累的时间。低装填密度下的 DDT 实验结果显示：通过调整上述复合物的结构以及组成参数，该复合物特殊的微观结构可能使其具有快速的燃烧转爆轰能力。
新型金属功能材料的研究与应用
新型金属功能材料的研究与应用
近年来，随着科技的进步和人们对生活品质的追求，新型金属功能材料的研究和应用逐渐受到关注。这些新型材料在机械、电子、光学、医疗等领域中有着广泛的应用前景。本文将深入探讨新型金属功能材料的研究与应用。
一、 什么是新型金属功能材料？
新型金属功能材料是指具有特定性能和功能的材料。它们通常是由金属和非金属元素合成的复合材料，如合金、金属陶瓷、金属复合材料等。这些新型材料拥有较高的强度、硬度、导电性和热传导性，并且能够实现某些特定的功能，如防腐、抗氧化、耐磨等。
二、 新型金属功能材料的研究现状
目前，新型金属功能材料的研究主要集中在以下几个方向：
1. 金属纳米材料
金属纳米材料是指尺寸小于100纳米的金属颗粒。由于其表面积相对于体积的增加，金属纳米材料具有优异的物理、化学和光学性质。例如，纳米金属颗粒能够加强催化反应、提高传感器的灵敏度、增强材料的强度、硬度和韧性等。
2. 金属氢化物 金属氢化物是指金属与氢气反应生成的稳定化合物。金属氢化物具有较高的储氢容量、较低的储氢压力和温度、良好的可逆性，因此被广泛应用于能源、汽车、军事和民用等领域。
3. 多元合金
多元合金是指由三种或以上的元素组成的合金。多元合金具有复杂的化学成分和结构，因此拥有多种特殊性质和应用潜力。例如，高熵合金具有高的耐腐蚀性、高温变形能力和优异的力学性能。
三、 新型金属功能材料的应用前景
新型金属功能材料在各个领域都有着广泛的应用前景。
1. 机械领域
新型金属功能材料在机械领域中应用广泛，如钢铁、航空航天、汽车、机器人等。例如，高强度合金、超级合金、金属陶瓷等材料可以用于制造高温、高压、高强度和高耐久的零部件，以满足各种极端条件下的使用需求。
2. 电子领域
新型金属功能材料在电子领域中有广泛的应用，如半导体、电池、传感器及集成电路等。例如，金属纳米颗粒可以用于制造电子元件，如表面增强拉曼光谱、光电子器件等。 3. 光学领域
镍在自纳米化纯铁表面的扩散系数研究
・４０・ 材料导报 ２０１０年１１月第２４卷专辑ｌ６
镍在自纳米化纯铁表面的扩散系数研究
王越田，盛光敏，孙建春，卢 昊
（晕庆大学材料科学卜了 ［ 学院，重庆４０００３０）
摘要 采用高能喷丸对工业纯铁棒材端面进行了表面自纳米化处理，在处理表面以下一定厚度内形成了纳米 晶组织。采用自纳米化纯铁和未自纳米化纯铁端面对接中间夹Ｎｉ箔的方法，利用脉冲加压的方式在８５０ Ｃ实现了
Ｎｉ向纯铁的扩散，用能谱仪（ＥＤＳ）测试出扩散界面两侧一定范围内Ｎｉ原子的扩散浓度，计算了Ｎｉ原子在两侧纯铁
表面扩散层中的扩散系数。结果表明．３－业纯铁经表面自纳米化处理后，在短时间内明显提高了Ｎｉ原子的扩散系 数。
关键词 ｝：业纯铁表嚼自纳米化脉冲加』氍扩散系数 中图分类号： ＦＧ１７８
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｉｆｆｕｓｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｎｉｃｋｅｌ ｉｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｅｌｆ－ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ Ｉｒｏｎ
ＷＡＮＧ Ｙｕｅｔｉａｎ，ＳＨＥＮＧ Ｇｕａｎｇｍｉｎ。ＳＵＮ Ｊｉａｎｃｈｕｎ。ＬＵ Ｈａｏ
（（７ｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔ．ｅｒｉａｌｓ Ｓｅｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｓｈｏｔ ｐｅｅｎｉｎｇ（ＨＥＳＰ）ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｍａｋｅ ｐｕｒｅ ｉｒｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｅｌｆ ｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｉｏｎ
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多官能团表面修饰金属纳米颗粒的制备及摩擦学性能研究的开题报告
多官能团表面修饰金属纳米颗粒的制备及摩擦学性能研究的开题报告
一、研究背景
纳米材料在磁性、光学、电学、机械等领域都有着广泛的应用，其中含有多官能团表面修饰的金属纳米颗粒尤为重要。其表面修饰能够改变其物理化学性质，形成相互作用力的调控，从而影响其摩擦学性能，如摩擦因数、抗磨耗性等，具有广泛的应用前景。
二、研究内容
本研究主要基于多官能团表面修饰金属纳米颗粒的制备和摩擦学性能研究，研究内容包括：
1.合成多官能团表面修饰的金属纳米颗粒：采用化学合成法或溶液法合成多官能团表面修饰的金属纳米颗粒，如淀粉酸、黄原酸、聚乙二醇等表面修饰分子。
2.表征样品的形貌和组成：使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对样品形貌进行表征，通过X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对样品组成进行分析。
3.研究样品的摩擦学性能：采用纳米压痕仪或纳米摩擦仪研究样品的摩擦学性能，包括摩擦因数、摩擦力和磨损等特性。
三、研究意义
本研究将有助于深入理解多官能团表面修饰金属纳米颗粒的作用机理，拓宽新型纳米材料的应用领域。同时，对于构建高效润滑材料、开发新型耐磨材料等方面具有重要的指导意义。