块状金属纳米材料的制备技术进展及展望()

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1、块状金属纳米材料的制备技术进展及展望(1)摘要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江米晶制备技术，并对今后的研究及发展前撇景进行了展望。关键词纳米晶块体材料槌制备非晶晶化机械合金化深过冷DEV赓ELOPMENTOFBULKMETA詹LNANOMETERMATERIAL麽SPREPARATIONTECHNO蚬LOGIESANDTHEiRESTI性MATEABSTRACTOntheb謦asisofthesummariza遣tionofb

2、ulkmetalnanロocrystallinemateri⒌alspreparationmeth阆ods,twopotentialte特chnologies:supersh凫ortfalsecurrentdir虽ectcrystallization谚methodandhighunder孜coolingdirectcrystallizationmethodar舻etheend,thedevelop坤mentandapplication悠prospectsofvarious嗍methodsarealsoestima

3、ted.KEYWORDSbul隅knanometermaterial窆,preparationofmate溽rials,crystallizat悒ionofamorphousallo燠ys,mechanicalalloy亵ing,highundercooli绌ng13/13Correspondent:ZhangZhenzhongNorth馗westernPolytechnic丬alUniversity,State扩keyLaborotryofSoli钒dificationProcessi孝ngXi'an710072

4、自80年代婿初德国科学家成功地采用惰性气体凝聚原サ位加压法制得纯物质的块状纳米材料后［1］，纳米材料的研究及其制备技术在近醭年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界伢特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶柒体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、脞光、电、声等性能［2］，使得对纳米材祈料的制备、结构、性能及其应用研究成为鹛90年代材料科学研究的热点。为使这种钣新型材料既有利于理论研究，又能在实际览中拓宽其使用范围，探索高质量的三维大豹尺寸纳米晶体样品

5、的制备技术已成为纳米訾材料研究的关键之一。本文综述国内外现有块状金属纳米材料的制备技术进展，并丢提出今后可能成为块状金属纳米材料制备北的潜在技术。1现有块状金属纳米材料的拍制备技术惰性气体凝聚原位加压成形法馁该法首先由教授提出［1］，其装置主溱要由蒸发源、液氮冷却的纳米微粉收集系栗统、刮落输运系统及原位加压成形(烧结裹)系统组成。其制备过程是：在高真空反应室中惰性气体保护下使金属受热升华并簟在液氮冷镜壁上聚集、凝结为纳米尺寸的多超微粒子，刮板将收集器上的纳米微粒刮呃13/13落进入漏斗并导入模具，在10-6Pa湿

6、高真空下，加压系统以1～5GPa的压玖力使纳米粉原位加压(烧结)成块。采用界该法已成功地制得Pd、Cu、Fe、A奕g、Mg、Sb、Ni3Al、NiAl坑、TiAl、Fe5Si95等合金的块朔状纳米材料［3］。近年来，在该装置基圳础之上，通过改进使金属升华的热源及方堂式(如采用感应加热、等离子体法、电子诜束加热法、激光热解法、磁溅射等)以及鲻改良其它装备，可以获得克级到几十克级斗的纳米晶体样品。纳米超饱和合金、纳米邛复合材料等也正在利用此法研究之中。目褓前该法正向多组分、计量控制、多副模具鹂、超高压力方向发展。该法的特

7、点是适用范围广，微粉表面洁净，有助于纳米材瞬料的理论研究。但工艺设备复杂，产量极荪低，很难满足性能研究及应用的要求，特别是用这种方法制备的纳米晶体样品存在九大量的微孔隙，致密样品密度仅能达金属霜体积密度的75%～90%，这种微孔隙踞对纳米材料的结构性能研究及某些性能的提高十分不利。近年来，尽管发展了一些α新的纳米粉制备方法如电化学沉积［4］、电火花侵蚀(sparkerosio哑n)［5］等方法，但与这些方法相衔接陌的纳米粉的分散、表面处理及成型方法尚纷未得到发展。机械合金研磨(MA)结潘合加压成块法MA法是美

8、国INCO公撼13/13司于60年代末发展起来的技术。它是一襄种用来制备具有可控微结构的金属基或陶澎瓷基复合粉末的高能球磨技术：在干燥的泼球型装料机内，在高真空Ar2气保护下派，通过机械研磨过程中高速运行的硬质钢袂球与研磨体之间相互碰撞，对粉末粒子反圣复进行熔结、断裂、再熔结的过程使晶粒秩不断细化，达到纳米尺寸［6］。然后、纵纳米粉再采用热挤压