纳米金属材料研究

1、纳米金属材料研究 3)电沉积纳米晶ni 电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破裂。细心地掌握温度、pH值和镀池的成份，电沉积的ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的掌握晶粒尺寸分布，表现为Hallpetch强化行为、纯ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机特别便利。这种技术已经作为eectrosleevetm工艺商业化。在这项应用中

2、，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造ni的两倍，延伸率为15。晶间开裂抗力大为改善。 4）Al基纳米复合材料 Al基纳米复合材料以其超高强度（可达到1.6gpa）为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土（如Y、ce）和过渡族金属（如Fe、ni）。通常必需用快速凝固技术（直接淬火或由初始非晶态通火）获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化（导致拉神状态下的塑性不稳定性）。这类纳米材料（或非晶）可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化

3、温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.81gpa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲惫强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为gigastm。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑性行为：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500。 5结语 在过去十多年里，尽管纳米材料的研究已经取得了显著进展，但很多重要问题仍有待探索和解决。诸如，如何获得清洁、无孔隙、大尺寸的块

4、体纳米材料，以真实地反映纳米材料的本征结构与性能？如何开发新的制备技术与工艺，实现高品质、低成本、多品种的纳米材料产业化？纳米材料的奇异性能是如何依靠于微观结构（晶粒尺寸与形貌、晶界等缺陷的性质、合金化等）的？反之，如何利用微观结构的设计与掌握，发展具有新奇性能的纳米材料，以拓宽纳米材料的应用领域？某些传统材料的局域纳米化能否为其注入新的生命力？如何实现纳米材料的功能与结构一体化？如何使纳米材料在必要的后续处理或使用过程中保持结构与性能的稳定性？等等。这些基本问题是进一步深入研究纳米材料及其实用化的关键，也是纳米材料研究被称为高风险与高回报并存的原因。 我国系统开展纳米材料的科学研究始于80年月末，经过近十年的努力，已经做出了一批高水平、有国际影响的工作。整体水平和实力紧步美、日、德等主要西方国家之后，受到国际学术界的高度重视。然而，在激烈的国际竞争形势下，急需以现有工作为基础，以若干学科为突破目标，集中人力、物力、财力的投入，使我国在这一领域的研究水平上一个新台阶。 致谢：在从事纳米材料的研究中得到国家自然科学基金委（国家自然科学基金资助课题：59001447，59321001，59431021