金属纳米块体材料制备加工技术和应用

综述了国内外块状纳米材料的制备技术进展及存在的问题 ,提出了超短时脉冲电流直接晶化法和深过冷直接晶化法两类潜在的块状金属纳米晶制备技术 ,并对今后的研究及发展前景进行了展望。同时对大块纳米材料的性能特点及应用前景做了展望     

三维块体纳米晶材料的制备及应用

综合评述了三维块体纳米晶材料的最新研究进展.概述了三维块体纳米晶材料的常用制备方法及新颖制备技术,并对各种制备方法进行了综合比较,指出其优缺点及已有实际应用的材料体系;介绍了三维块体纳米晶材料的性能表现;展望了三维块体纳米晶材料的未来研究发展方向及其在新领域的应用前景.     

晶化法制备的纳米晶材料的研究现状

介绍了非晶合金晶化法制备纳米晶材料的各种工艺过程和特点，综述了该法的影响因素、机理等方面的现今研究成果，对该法的发展及应用前景作了展望。     

纳米晶金属块体材料制备技术与力学性能研究进展

主要总结了纳米晶金属块体材料的制备技术与力学性能的研究进展.讨论了各种制备技术的特点与现存的问题,以及纳米晶金属块体材料的强度、塑性、应变速率敏感性、超塑性、变形机制与断裂机制等力学性能问题.     

电沉积法制备块体纳米晶材料的研究进展

综述了电沉积法制备块体纳米晶材料的原理;阐述了电流密度、电流波形、有机添加剂等工艺参数对沉积层晶粒尺寸的影响;介绍了直流电沉积、脉冲电沉积、喷射电沉积和复合电沉积等几种常见的电沉积方法;概述了电沉积法制备块体纳米晶材料的国内外研究现状;探讨了电沉积块体纳米晶材料的力学性能、磁学性能、耐蚀性能、热稳定性及其应用前景.     

制备块体纳米/超细晶材料的大塑性变形技术

综述了采用SPD技术制备块体超细晶(UFG)和纳米晶(NC)材料的几种新方法，如等通道角挤压、高压扭转、多向锻造、多向压缩、板条马氏体冷轧法、累积轧焊法、冷拔、反复弯曲平直法等，分析了采用这些工艺制备的块体纳米材料所共有的微观组织特点。着重阐述了SPD技术的研究进展。     

纳米金属钨的制备研究进展

综述了近年来的纳米金属钨的粉体、薄膜及块体材料制备方法的研究进展及其微结构与力学性能。     

块体纳米晶材料的大塑性变形制备技术

综述了块体纳米材料大塑性变形(SPD)制备技术的工作原理及分类.SPD技术按材料的细化机制一般可分为大塑性扭转挤压法(SPTS)、等径角挤压法(ECAP)和多重锻压法(Multi-forging).重点讨论了SPTS和ECAP工艺的切变机制及其工艺参数,同时分析了这两种工艺的优缺点,并在此基础上提出了一些解决方案.     

块体纳米结构金属制备新工艺

介绍了反复折皱-压直法（repetitive corrugation and straightening,RCS)制备块体纳米结构金属的新工艺，包括反复折皱压直法的工艺原理，微观结构特征和组织演化规律，晶粒细化机理等，并对其应用前景进行了展望。     

纳米金属块体材料力学性能研究进展

主要总结了纳米金属块材的力学性能的最新研究进展，包括弹性和滞弹性、强度和硬度、拉伸和压缩塑性力学性能、断裂韧度、蠕变和超塑性、疲劳和磨损性能，与粗晶多晶材料进行了比较；探讨了影响纳米金属力学行为的本征和非本征因素；并简要分析了纳米晶金属的形变机制。     

NiAI（Co）-TiC粉末的机械合金化原位制备纳米复合材料

用高能球磨机分别对四种成分的Ni50A150-x-Cox 10％(体积分数，下同)TiC(z：5，10，20)和Ni5。一AI。5一c。5 20％TiC粉末进行机械合金化，得到原位内生TiC弥散强化的NiAI(Co)纳米复合粉末。结果表明，球磨Ni50-Al45-cq-10％TiC粉末过程中，爆炸反应机制生成NiAl(Co)和TiC化合物，其中Ni～(Co)化合物晶粒仅为10nm左右，TiC晶粒为35～50n133．。但当TiC含量增加到20％时，其爆炸反应起始时间延后20min。同时随着Co含量增加，Ni50-Al40-Cox-10％TiC粉末的机械合金化的产物仍为NiAI(Co)和TiC，但NiAl(Co)化合物的生成机制转变为扩散反应机制。进一步增加co含量(20％，原子分数)则导致了7一Ni(Al，co，Ti，C)过饱和固溶体的形成，反应机制仍为互扩散反应。     

纯稀土纳米晶Gd块体材料的结构与磁性

采用放电等离子烧结技术（简称SPS技术）及热处理制备了全致密纯稀土纳米晶Gd块体材料，研究了材料的微结构和磁性。X衍射结果表明材料在烧结过程中形成了一定程度的c轴织构。TEM观察显示，烧结态纳米晶Gd的平均晶粒尺度在10nm左右；热处理后，平均晶粒尺寸达到100nm。PPMS测试发现与粗晶Gd相比，纳米晶Gd的居里温度以及饱和磁化强度均有所下降。说明Gd的纳米化对其磁性具有重要影响。     

金属铝纳米晶块体材料的制备与性能表征

在惰性气体保护的全封闭系统内,采用直流氢电弧蒸发-冷凝与放电等离子烧结相结合的技术制备出高致密度、晶粒尺寸细小且分布均匀的纯铝纳米晶块体材料.对制备材料的结构分析表明,铝纳米晶块体具有很高的纯度,纳米晶界面洁净无杂相.对制备的铝纳米晶块体的力学性能测试表明,其显微硬度为2.12GPa,比铝粗晶材料提高了约6倍;而弹性模量与粗晶块体相比变化不大.     

NiAl(Co)-TiC粉末的机械合金化原位制备纳米复合材料

用高能球磨机分别对四种成分的Ni50-Al50-x-Cox 10%(体积分数,下同)TiC (x=5,10,20)和Ni50-Al45-Co5 20%TiC粉末进行机械合金化,得到原位内生TiC弥散强化的NiAl(Co)纳米复合粉末.结果表明,球磨Ni50-Al45-Co5-10%TiC粉末过程中,爆炸反应机制生成NiAl(Co)和TiC化合物,其中NiAl(Co)化合物晶粒仅为10nm左右,TiC晶粒为35～50nm.但当TiC含量增加到20%时,其爆炸反应起始时间延后20min.同时随着Co含量增加,Ni50-Al40-Co10-10%TiC粉末的机械合金化的产物仍为NiAl(Co)和TiC,但NiAl(Co)化合物的生成机制转变为扩散反应机制.进一步增加Co含量(20%,原子分数)则导致了γ-Ni(Al,Co,Ti,C)过饱和固溶体的形成,反应机制仍为互扩散反应.     

全致密镝纳米晶块体材料的制备及其结构和磁性研究

采用放电等离子烧结技术制备了全致密镝纳米晶块体材料,研究晶粒尺寸对其结构和磁性的影响。显微组织分析发现,在573K和773K的烧结条件下,材料的平均晶粒尺寸分别为10nm和100nm左右,晶体结构分析发现,镝纳米晶块体是与原始粗晶镝一样的密排六方结构晶体,磁性能测试结果表明,随着平均晶粒尺寸的下降,样品的奈尔温度（T_N）逐渐降低,而居里温度（T_C）则先降低后升高,在5K温度和9T磁场下,平均晶粒尺寸10nm的镝块体材料比粗晶镝的磁化强度降低了3.35%,矫顽力则增加了3倍。     

块体金属玻璃制备技术的研究进展

主要介绍了块体金属玻璃的连接技术、放电等离子烧结法和电磁振动法等制备块体金属玻璃的新技术手段。块体金属玻璃的连接技术包括激光焊、爆炸焊、电子束焊、熔融液相连接法和摩擦焊等。采用焊接的方法可将块体金属玻璃连接在一起,以形成大尺寸甚至超大尺寸的块体金属玻璃;放电等离子烧结可在很短时间内制备多孔、大尺寸和具有一定塑性的块体金属玻璃,在制备具有优异软磁性能的块体金属玻璃上也具有显著优势;电磁振动法可以有效抑制晶体形核,显著提高块体金属玻璃体系的玻璃形成能力,从而制备更大尺寸的块体金属玻璃。     

机械合金化制备电触头材料进展

介绍了机械合金化技术的基本原理、工艺过程及其特点，阐述了机械合金化（MA）制备电触头材料的研究进展。结果表明：机械合金化在制备电触头材料方面，尤其是在制备纳米晶电触头材料方面，是一种行之有效的方法。     

块体金属玻璃的加工硬化行为

块体金属玻璃(BMG)具有高强度、高硬度和大的弹性应变极限等独特的力学性能。然而由于缺乏位错、孪生等晶态缺陷,金属玻璃通过高度局域化的剪切带发生塑性变形,因此其通常不显示加工硬化行为,而发生应变软化和/或热软化。这导致了BMG早期灾难性失效,极大地限制了其广泛的工程应用。然而近年来,人们在一些单相BMG材料中观察到了明显的加工硬化行为。这引起了工程界学者的极大兴趣,也引发了关于金属玻璃加工硬化起源机制的讨论。目前人们对于金属玻璃的结构如何影响其性能和形变行为的理解还非常有限,BMG的加工硬化起源仍是当前颇具争议的研究热点。但总的说来,BMG的加工硬化行为与外加应力(能量)引起的内部结构改变,包括多重剪切带的形成、自由体积的演化和纳米晶化行为等密切相关,并最终涉及其变形过程中的剪切带行为。Cu47.5Zr47.5Al5是被最早报道的可加工硬化的塑性BMG。相关研究认为,合金中存在的不同尺度的化学和/或结构非均匀性促进了材料变形过程中多重剪切带的形成和增殖;而大量剪切带在三维方向上的交互作用导致了材料流变应力的增加,从而引起加工硬化。这就是BMG的加工硬化机理,该理论最早由Das等提出,后来被更多研究所证实。之后,研究者们在某些BMG加载-卸载循环纳米压痕试验中观察到了应变硬化-软化现象,并提出了BMG加工硬化的"自由体积模型"。他们认为,外加剪应力的改变导致了非晶结构内部净自由体积的变化,进而通过其对塑性变形微区剪切带行为的影响引起材料硬度的变化。Chen等在对均质结构的Cu50Zr50非晶条带进行弯曲变形后,检测到剪切带内原位纳米晶化,并基于对剪切带-纳米晶相互作用的实验观察,发展了形变诱导纳米晶化导致的应变硬化机制。这些工作丰富和发展了BMG加工硬化的基本原理及其研究方法。本文简要介绍了通常用来评估金属材料加工硬化能力的方法 /参数,并概述了金属玻璃中的剪切带行为;在此基础上,通过对几种典型的BMG加工硬化行为的分析,归纳性地讨论了BMG加工硬化起源可能的机制,以期为研究BMG的力学行为、开发性能优异的塑性BMG结构材料提供参考。     

大尺寸纳米金属银和纳米金属钨块材的制备与力学性能研究

(1)采用惰性气体冷凝和真空原位温压技术在自行研制的设备上制备成功当前国际上用该种方法制备的最大尺寸清洁界面纳米金属银块材。块材直径为80mm,厚度为7.8mm,密度为97％理论密度,平均晶粒尺寸为50nm。块材的显微硬度、拉伸屈服强度和抗拉强度分别为0.9GPa、80MPa和169MPa,分别是多晶粗晶银的2、1.51和1.3倍,拉伸延伸率约为3.58％。拉伸形变硬化分快速硬化、稳定硬化和抛物线形硬化三个阶段。相应的形变硬化指数分别为0.257、0.199和0.110。压缩屈服强度为200～280MPa,是铸造银的4～5倍。屈服强度随着压缩应变速率的增大而提高,但对压缩试样的高度直径比不敏感。压缩率大于68％,显示出良好的压缩塑性形变能力。(2)采用化学气相法先制备得到纳米金属钨粉体,然后再利用真空热压技术在自行研制的设备上,在1 GPa压强和570℃温度下,将其固结成晶粒尺寸为34nm、相对密度为88.8％、具有α-W相结构的纳米金属钨块材。块材尺寸为直径10mm,厚度1mm。纳米金属钨的密度和显微硬度随热压温度和压强的升高而快速增大,预示进一步提高热压温度至800℃左右或提高热压压强可望大幅度提高其密度和显微硬度。     

GaP纳米复合发光材料的制备和性质

用微波水热方法制备了GaP纳米晶／桑色素复合发充材料，研究了粒度对复合材料发光波长及发光效率的影响。结果表明：在微波水热条件下，GaP纳米晶的晶体结构不发生变化，只是在复合反应后粒度有所长大；与纯CaP纳米晶的发光光谱相比，复合后材料的发光峰变窄，发光强度显著增加，而且发光峰峰位向短波方向移动；另外，复合材料的发光波长和效率与GaP纳米晶的粒度有密切关系，粒度减小时相应的复合材料发光波段蓝移且发光效率提高。