| 金属材料表面纳米化技术和机理 | |
| 卢柯; 陶乃镕; 王镇波; 佟伟平; 武晓雷; 张洪旺; 刘刚 | |
| 2009 | |
| Keyword | 金属材料 表面纳米化技术 机理 |
| description.department | 中国科学院金属研究所; |
| Abstract | 多数材料及器件的损伤破坏（如磨损、疲劳等）均源于表面，材料的使用寿命在一定程度上取决于材料的表面性能。因此，通过提高材料的表面性能提升整体材料的使役行为已成为材料领域中一大研究趋势。目前提高材料表面性能的途径分两类：一是利用物理或化学方法在材料表面沉积一层具有优异力学或理化性能的材料；二是通过扩散或化学反应使材料表面层的成分、组织或结构发生变化，获得高性能表面层。然而，这些途径存在诸多不足，如界面结合问题、表层剥落、化学反应温度过高等问题。纳米材料具有许多优异的力学和理化性能。卢柯博士和吕坚博士于1998年在国际上首次提出了“金属材料的表面纳米化”概念，即对金属材料的表面进行处理使其表面层中组织结构细化至纳米尺度，利用具有优异性能的纳米结构表面层提高整体材料的性能。近十余年来，在国家863计划“表面纳米化工程”等项目的资助下开展了广泛深入的研究工作，主要成果包括：1）在国际上首次提出 “金属材料的表面纳米化”概念，并在多种金属及合金材料上得以成功实现。由于表面纳米化处理后表面层中结构尺度由表及里呈梯度变化，从而消除了界面结合和表层剥落问题，处理工艺简单、成本低、适用于绝大多数金属材料，表面纳米化技术作为一种全新的材料表面工程技术已成为世界各国的研究热点。2）发明了实现表面纳米化的新技术—表面机械研磨处理（Surface mechanical attrition treatment，SMAT），先后研制出三代多台套SMAT装置，得到中、美、法、德、澳大利亚等国数十个研究机构及企业的应用。3）深入研究了多种结构类型（fcc，bcc，hcp）金属材料的表面纳米化过程机制，揭示了机械变形过程中金属晶粒不断细化的微观原理和纳米晶粒的形成和演化过程，研究并发现了纳米结构表层优异的力学、摩擦磨损、扩散和化学反应性能。4）发展了复合表面纳米化技术，将金属材料的表面纳米化与表面化学热处理相结合，大幅度降低了钢铁的渗氮温度和渗铬温度，扩展了表面化学热处理的应用范围。该项目共发表学术论文77篇，SCI引用1400余次，撰写3本专著章节，国际会议特邀报告11次，获国家发明专利5项、国际专利3项。入选“2003年中国十大科技进展新闻”，获04年ISI最高引用论文奖和06年全国优秀博士论文奖等奖项。表面纳米化技术已在宝钢冷轧厂得到成功应用，对拉矫辊表面纳米化处理后，其使用寿命提高2倍。 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 成果 |
| Identifier | http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/68731 |
| Collection | 中国科学院金属研究所 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 卢柯,陶乃镕,王镇波,等. 金属材料表面纳米化技术和机理. 2009. |
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