块体纳米晶材料制备的研究进展

综述了国内外块体纳米晶材料的制备技术进展及存在的问题，指出了非晶晶化法和深过冷晶化法是两类潜在的块体纳米晶材料制备技术，并对今后的研究及发展前景进行了展望。     

纳米金属材料研究进展

本文详细叙述了纳米金属材料的性能、制备方法及其应用前景。     

块体纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金的热处理

利用液氮球磨、真空热压和挤压工艺制备块体纳米晶Al-Zn-Mg-Cu合金,并对其固溶和时效处理进行研究,得到时效硬度曲线。利用X射线衍射仪和透射电镜对该合金热处理前后的微观组织进行分析,结果表明:块体制备过程中析出的MgZn2可以通过固溶处理使其回溶并在时效后沉淀析出;热压后晶粒尺寸为50~100 nm,热处理后晶粒长大到100 nm,部分晶粒达到200 nm。     

制备方法对块体纳米晶镍组织性能的影响

以高能球磨法和等离子体蒸发法制备的纳米晶镍粉为原料,采用预压烧结法制备了块体纳米晶镍.采用XRD、SEM和自动压汞仪对试样的微观组织结构及孔隙率进行检测,对其硬度、压缩强度进行测试.结果表明:由于等离子体蒸发法制备的纳米晶镍粉为均匀、细小的球状晶粒,具有较小的微观应变,从而比球磨试样更易于成型,块体的致密度更高,热稳定性更好.等离子体蒸发试样的硬度较高,压缩屈服强度达310～410 MPa,表现出较低的加工硬化和良好的塑性压缩形变能力,断口为沿晶断裂,晶界滑移在变形中起到重要作用.     

基于分子动力学模拟的金属材料纳米加工机理研究进展

微纳器件已经广泛应用于光学、电子、医学、生物技术、通信、航空航天等领域,研究金属材料在纳米尺度下的变形特性及材料的去除机理对实现微纳器件的功能具有重要意义。利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法可以实现对纳米加工过程的"实时在线"观察,从而能够更好地理解金属材料的纳米加工机理。从纳米压痕和纳米加工两个方面,阐述近年来金属材料纳米加工机理的研究进展,指出目前MD模拟方法的一些不足并提出几个改进建议。     

纳米晶金属材料的高温腐蚀行为

一些金属基结构材料,不需要增加Cr和Al含量而只需"纳米晶化",就能够在高温环境下形成保护性Cr2O3或Al2O3氧化膜.纳米晶化是施加高Cr高Al涂层之外提高金属材料抗高温腐蚀性能的另一途径.近20年来,纳米晶金属材料的高温腐蚀行为已广泛报道.本文简要评述了纳米晶金属材料的高温腐蚀特性、纳米晶化提高金属抗氧化性能的根本原因以及亟待澄清的问题.     

块体纳米软磁材料的研究进展

综述了近年来国内外块体纳米软磁材料在形成机理、制备工艺方面的研究现状,对一些主要的制备工艺及存在问题作了较为详细的阐述,并对其优异的软磁性能进行探讨,展望了该材料的发展趋势。     

块体纳米晶镍的制备及力学性能研究

采用直流电弧等离子体蒸发+预压烧结法制得块体纳米晶镍。对纳米晶镍的晶粒度、孔隙率进行了表征,对其压缩强度、应变速率敏感性及压缩对晶格畸变、晶粒尺寸的影响进行了研究。结果表明,纳米晶镍的晶粒尺寸随烧结温度的升高而增大,725℃烧结时块材相对致密度达97%。压缩强度随晶粒尺寸减小而增大,且与压缩速率成正比;最大抗压断裂强度达到600MPa,表现出较低的加工硬化和良好的塑性压缩形变能力,断口为沿晶断裂;压缩会引起晶格畸变量的减小和晶粒的细化。     

利用分子动力学研究梯度纳米孪晶Cu的微观变形机理

提出了一种新的纳米结构材料即梯度纳米孪晶界结构,并利用分子动力学方法计算了梯度纳米孪晶Cu的单轴拉伸和压痕的变形过程,分析了纳米孪晶界分布对位错机制的影响.结果表明,梯度纳米孪晶界主导的塑性变形可分为2类,不全位错主导了较厚的孪晶片层的塑性变形,较细孪晶片层的塑性变形由全位错主导.此外,提高孪晶界密度可以有效改善材料的强度和硬度.     

低温球磨制备块体纳米晶7050铝合金的组织和性能研究

采用低温球磨、热等静压和挤压等工艺制备了块体纳米晶7050铝合金。分别利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对制备铝合金的微观组织和断口形貌进行了观察,并对该铝合金的化学成分、密度、硬度和拉伸性能进行了测定。结果表明,制备的块体纳米晶7050铝合金的平均晶粒尺寸为100~200 nm,密度为2.76 g/cm3,HV显微硬度为1184 MPa。抗拉强度和延伸率分别为412 MPa和5.2%。经时效处理后,材料的拉伸性能虽有所提高,但仍低于传统7050铝合金。分析认为,由于雾化参数和球磨参数的选取欠合理,导致了薄片状粉体的产生。而薄片状的形貌又使得粉体不能有效充填包套,最终得到的块体材料致密度低,内部缺陷较多。这些缺陷使得块体材料内部的晶粒(或颗粒)之间形成弱界面连接,降低了材料的拉伸性能。     

纳米晶金属材料中相变与晶粒长大的共生现象

固态相变和晶粒长大的共生现象在金属材料的热加工过程中普遍存在;认识共生现象对微观组织调控和高强高韧结构材料设计至关重要。针对纳米晶金属材料,结合近年来相变长大共生的研究进展,本文对共生起源、典型共生现象、共生机理及共生调控微观组织进行了简要综述。在此基础上,对本领域面临的关键科学问题进行了展望。     

热变形温度对纳米晶Nd-Fe-B磁体性能的影响

为了研究纳米晶Nd-Fe-B磁体的热变形机理,在不同温度下对快淬粉进行热压热变形处理.通过分析不同温度下热变形过程中应力和磁体应变的变化,以及磁性能和SEM测试,研究了温度对热变形磁体性能和微观结构的影响,分析了热变形过程的热变形机理.结果表明,纳米晶磁体存在最佳的热压温度和热变形温度.当热压温度为550℃,热变形温度...     

回火Zr-Al-Ni-Cu-Ag块体金属玻璃中的准晶及纳米准晶

通过系统的透射电子显微镜观察,在回火的Zr-Al-Ni-Cu-Ag块体金属玻璃中发现了准晶相和纳米准晶相。具有五次对称性,三次对称性及二次对称性的选区电子衍射谱及微束电子衍射谱证明初始晶化过程中析出的相为二十面体准晶。定量观察表明高的形核率是纳米准晶形成的原因。添加银有助于纳米准晶的形成。二十面体准晶相在初始晶化过程中的析出暗示着块体金属玻璃和二十面体结构之间存在着本征的相关性。     

高速喷射电沉积块体纳米晶Co-Ni合金

采用自制的高速喷射电沉积装置制备厂块体纳米晶Co-Ni合金，利用SEM、TEM、XRD及EDS等方法研究了电流密度对沉积速率、电流效率及Co-Ni合金沉积层组织结构的影响，并与槽镀沉积层进行了对比。结果表明：采用该方法后允许使用的极限电流密度、沉积速率及电流效率均显著增大，沉积速率高达47．33μm／min，是一般槽镀的90倍左右。随着电流密度的增加，沉积速率呈近似线性增加，但电流效率增大到一定值后基本不变。电流密度对沉积层成分影响不大，但明显减小沉积层的晶粒尺寸。与一般槽镀相比．晶粒尺寸由23．07nm减小到918nm。     

剧烈塑性变形对块体纳米金属材料结构和力学性能的影响

综述了剧烈塑性变形引起的块体纳米金属材料的结构和力学性能演变.以电化学沉积法制备的fcc结构纳米晶Ni-20%Fe(质量分数)合金为研究对象,通过对其进行不同应变量的高压扭转实验,系统分析了变形引起的结构和力学性能演变.结构表征结果表明:(1)变形引发纳米晶Ni-Fe合金晶粒旋转,实现晶粒长大.同时,晶粒长大过程伴随着位错密度、孪晶密度的演变;(2)存在一个最有利于变形孪晶生成的晶粒尺寸范围(45~100 nm),在这个晶粒尺寸范围之外,去孪晶起主导作用使原有的生长孪晶或变形孪晶消失;(3)位错密度是影响位错与孪晶反应的新的影响因素.当发生孪晶的晶粒内位错密度低时,位错可完全穿过孪晶界,部分穿过孪晶界,或被孪晶界吸收;发生孪晶的晶粒内位错密度高时,大量位错缠绕并堆积在孪晶界附近,形成应力集中,破坏孪晶界原有的共格性.为释放局部应力,将从孪晶界的另一侧发射不全位错形成层错和二次孪晶;(4)在塑性变形导致的晶粒长大过程中,原先偏聚于消失了的晶界上的C和S沿残留晶界扩散并继续偏聚于晶界上.结构与力学性能关系结果表明:随着应变量的增加,应变强化、应变软化交替出现.位错密度对硬度的演变起主导作用,其它结构演变(如孪晶密度的变化和晶粒尺寸变化)对硬度的演变起次要作用.     

块体金属纳米晶材料制备技术研究现状

评述了块体金属纳米晶材料制备技术的研究现状;介绍了电沉积法的基本原理及特点,并指出随电沉积法的发展,利用电沉积技术制备块体金属纳米晶材料将展现较强的优势。     

生物合成纳米晶的研究进展

生物合成纳米材料具有独特的生物光、电、光化学等性质,为纳米材料的应用开辟了新的应用领域。生物合成主要是利用生物分子、微生物、植物及其提取物的还原特性参与纳米晶的合成,具有原料来源广,反应条件温和,产物纳米颗粒不易团聚,以及过程加入的化学试剂和产生的有毒副产物少等特点。生物合成纳米材料,就是在纳米颗粒的生长环境中加入生物分子化合物（微生物如真菌、酵母菌、细菌、放线菌和植物及其提取物）,该化合物一般用作保护剂吸附在纳米颗粒的周围,以防止纳米颗粒的团聚,同样,又赋予生物纳米颗粒生物相容性,增加纳米颗粒在生物医学、食品检测等上面的应用。通过对国内外有关生物纳米晶的合成研究文献的查阅与归纳,本文对微生物、植物及其提取物等生物合成纳米晶的方法进行了综述,并对不同生物还原法所合成的纳米晶的特性进行了归纳和展望,以期对生物合成纳米晶的研究提供参考。     

低温球磨和真空热压技术制备的纳米晶纯铝块体的强化机理

利用液氮球磨和真空热压技术制备了纳米晶纯铝块体材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料的晶粒尺寸和微观组织进行研究,分析了影响热稳定性的因素和强化机理。研究表明,液氮球磨以后材料晶粒尺寸为37nm,经过真空热压和热挤压后晶粒有所长大,晶粒大小约300nm,纳米晶结构基本得到保持。分析晶粒热稳定性的原因在于球磨过程中生成的AlN等粒子的晶界钉扎以及引入的杂质溶质的拖拽作用。纳米晶纯铝块体的拉伸强度极限σb为173MPa,伸长率fε为17.5%。     

稀土Nd超细纳米晶块体的制备及其物理性能

利用放电等离子烧结技术,制备了稀土金属Nd非晶、非晶与纳米晶双相结构和超细纳米晶的块体材料.利用高分辨透射电镜表征了制备材料的显微结构.通过热力学分析,得出Nd超细纳米晶块体材料由hcp相向bcc相转变的温度约为650℃,相对于传统的粗晶材料降低了约200℃.对传统粗晶和超细纳米晶的Nd块体材料分别测定了电阻率、热导率和热膨胀系数及其随温度的变化规律,表明超细纳米晶Nd的电阻率较传统粗晶结构明显升高,而热导率则降低约3倍.