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當(dāng)前位置：課件009首頁(yè) >> 職教研究 >> 專業(yè)論文 >> 納米金屬材料：進(jìn)展和挑戰(zhàn)

納米金屬材料：進(jìn)展和挑戰(zhàn) （作者未知）　2009/5/10 （接上頁(yè)）吸收循環(huán)。納米晶FeTi合金由納米晶粒和高度無(wú)序的晶界區(qū)域（約占材料的20％～30％）構(gòu)成。 　　 4納米材料應(yīng)用示例 　　 目前納米材料主要用于下列方面： 　　 l）高硬度、耐磨WC-Co納米復(fù)合材料 　　 納米結(jié)構(gòu)的WC-Co已經(jīng)用作保護(hù)涂層和切削工具。這是因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面明顯優(yōu)于普通的粗能明顯優(yōu)于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化過(guò)程是：在真空中加熱到400～450℃，隨后在約7Pa的H2中退火、冷卻至室溫再暴露于壓力較高（35～65Pa）的氫中，激活過(guò)程需重復(fù)幾次。而球磨形成的納米晶FeTi只需在400℃真空中退火0.5h，便足以完成全部的氫吸收循環(huán)。納米晶FeTi合金由納米晶粒和高度無(wú)序的晶界區(qū)域（約占材料的20％～30％）構(gòu)成。 　　 4納米材料應(yīng)用示例 　　 目前納米材料主要用于下列方面： 　　 l）高硬度、耐磨WC-Co納米復(fù)合材料 　　 納米結(jié)構(gòu)的WC-Co已經(jīng)用作保護(hù)涂層和切削工具。這是因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面明顯優(yōu)于普通的粗晶材料。其中，力學(xué)性能提高約一個(gè)量級(jí)，還可能進(jìn)一步提高。高能球磨或者化學(xué)合成WC-Co納米合金已經(jīng)工業(yè)化�；瘜W(xué)合成包括三個(gè)主要步驟：起始溶液的制備與混和；噴霧干燥形成化學(xué)性均勻的原粉末；再經(jīng)流床熱化學(xué)轉(zhuǎn)化成為納米晶WC-Co粉末。噴霧干燥和流床轉(zhuǎn)化已經(jīng)用來(lái)批量生產(chǎn)金屬碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氫氣氛下液相燒結(jié)成塊體材料。VC或Cr3C2等碳化物相的摻雜，可以抑制燒結(jié)過(guò)程中的晶粒長(zhǎng)大。 　　 2)納米結(jié)構(gòu)軟磁材料 　　 Finemet族合金已經(jīng)由日本的Hitachi Special Metals，德國(guó)的Vacuumschmelze GmbH和法國(guó)的 Imply等公司推向市場(chǎng)，已制造銷售許多用途特殊的小型鐵芯產(chǎn)品。日本的 Alps Electric Co．一直在開發(fā)Nanoperm族合金，該公司與用戶合作，不斷擴(kuò)展納米晶Fe-Zr-B合金的應(yīng)用領(lǐng)域。 　　 3)電沉積納米晶Ni 　　 電沉積薄膜具有典型的柱狀晶結(jié)構(gòu)，但可以用脈沖電流將其破碎。精心地控制溫度、pH值和鍍池的成份，電沉積的Ni晶粒尺寸可達(dá)10nm。但它在350K時(shí)就發(fā)生反常的晶粒長(zhǎng)大，添加溶質(zhì)并使其偏析在晶界上，以使之產(chǎn)生溶質(zhì)拖拽和Zener粒子打軋效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。例如，添加千分之幾的磷、流或金屬元素足以使納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定至600K。電沉積涂層脈良好的控制晶粒尺寸分布，表現(xiàn)為Hall－Petch強(qiáng)化行為、純Ni的耐蝕性好。這些性能以及可直接涂履的工藝特點(diǎn)，使管材的內(nèi)涂覆，尤其是修復(fù)核蒸汽發(fā)電機(jī)非常方便。這種技術(shù)已經(jīng)作為 EectrosleeveTM工藝商業(yè)化。在這項(xiàng)應(yīng)用中，微合金化的涂層晶粒尺寸約為 100nm，材料的拉伸強(qiáng)度約為鍛造Ni的兩倍，延伸率為15％。晶間開裂抗力大為改善。 　　 4）Al基納米復(fù)合材料 　　 Al基納米復(fù)合材料以其超高強(qiáng)度（可達(dá)到1.6GPa）為人們所關(guān)注。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在非晶基體上彌散分布著納米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土（如 Y、 Ce）和過(guò)渡族金屬（如 Fe、Ni）。通常必須用快速凝固技術(shù)（直接淬火或由初始非晶態(tài)通火）獲得納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。但這只能得到條帶或霧化粉末。納米復(fù)合材料的力學(xué)行為與晶化后的非晶合金相類似，即室溫下超常的高屈服應(yīng)力和加工軟化（導(dǎo)致拉神狀態(tài)下的塑性不穩(wěn)定性）。這類納米材料（或非晶）可以固結(jié)成塊材。例如，在略低于非晶合金的晶化溫度下溫?cái)D。加工過(guò)程中也可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫�體，晶粒尺寸明顯大干部份非晶的納米復(fù)合材料。典型的Al基體的晶粒尺寸為100～200nm，鑲嵌在基體上的金屬間化合物粒子直徑約50nm。強(qiáng)度為0.8～1GPa，拉伸韌性得到改善。另外，這種材料具有很好的強(qiáng)度與模量的結(jié)合以及疲勞強(qiáng)度。溫?cái)DAl基納米復(fù)合材料已經(jīng)商業(yè)化，注冊(cè)為GigasTM。霧化的粉末可以固結(jié)成棒材，并加工成小尺寸高強(qiáng)度部件。類似的固結(jié)材料在高溫下表現(xiàn)出很好的超塑性行為：在1s-1的高應(yīng)變速率下，延伸率大于500％。 　　 5結(jié)語(yǔ) 　　 在過(guò)去十多年里，盡管納米材料的研究已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展，但許多重要問題仍有待探索和解決。諸如，如何獲得清潔、無(wú)孔隙、大尺寸的塊體納米材料，以真實(shí)地反映納米材料的本征結(jié)構(gòu)與性能？如何開發(fā)新的制備技術(shù)與工藝，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低成本、多品種的納米材料產(chǎn)業(yè)化？納米材料的奇異性能是如何依賴于微觀結(jié)構(gòu)（晶粒尺寸與形貌、晶界等缺陷的性質(zhì)、合金化等）的？反之，如何利用微觀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與控制，發(fā)展具有新穎性能的納米材料，以拓寬納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域？某些傳統(tǒng)材料的局域納米化能否為其注入新的生命力？如何實(shí)現(xiàn)納米材料的功能與（未完，下一頁(yè)） 　　 頁(yè)碼選擇：1　2　3　4　5

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