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1、第23卷第8期钢铁研究学报Vol.23,No.82011年8月JournalofIronandSteelResearchAugust2011钢铁材料的表面纳米化1121刘刚,莫成刚,武保林,左良(1.东北大学研究院,辽宁沈阳110004;2.沈阳航空航天大学材料工程系,辽宁沈阳110136)摘要:表面纳米化技术能通过往复加载使钢铁材料表面发生强烈塑性变形而实现纳米化,在表面形成纳米微米梯度结构。这种独特的结构既能为研究形变诱发的纳米化机理和宽尺寸范围内结构与性能关系提供理想
2、样品,又能显著地提高钢铁材料整体的综合性能和服役行为,因此可望在工业上取得实用。表面纳米化因丰富的学术和应用价值得到国内外广泛关注,并已成为纳米材料研究的一个重要方向,因此从制备、结构、性能和化学处理等方面介绍表面纳米化研究工作已取得的进展。关键词:钢铁;表面纳米化;研究进展文献标志码:A文章编号:10010963(2011)08000110SurfaceNanoCrystallizationofFerrousMaterial1121LIUGang,MOChenggang,WUBaolin,ZUOLi
3、ang(1.ResearchAcademy,NortheasternUniversity,Shenyang110004,Liaoning,China;2.DepartmentofMaterialsEngineering,ShenyangAerospaceUniversity,Shenyang110136,Liaoning,China)Abstract:Surfacenanocrystallization(SNC)wasanewsurfacetreatmenttechniqueformetals,whichcanprovi
4、derepeatedloadsactingonthemetalsurface,andagradientnanomicrostructuredsurfacelayercanbesynthesizedonferrousmaterialthroughintenseplasticdeformations.Thisuniquegradientstructurecannotonlybeusedtostudydeformationinducedgrainrefinementmechanismsandstructureproper
5、tyrelationshipswithinawiderange(fromnanotomicrometers),butalsosignificantlyenhanceoverallpropertiesandbehaviorsofferrousmaterial,thereforeitwasexpectedtoachievepracticeapplication.Recently,moreandmoreinvestigationswerefocusedontheSNCduetoitsscientificandtechno
6、logicalinterests,andtheSNCbecomeanewbranchforthedevelopmentofthenanomaterials.InvestigationresultsontheSNCtechnique,includingsynthesizingmethods,structure,propertyandchemicaltreatment,werepresented.Keywords:ferrousmaterial;surfacenanocrystallization;researchprogr
7、ess在服役环境下,钢铁材料的失稳(如疲劳、磨损不存在明显界面,在使用过程中不会因为温度和应和腐蚀等)多始于表面,因此只要在材料表面制备出力等的变化而发生分离;4)材料表面高体积分数界[12]一定厚度的纳米结构表层,即实现表面纳米化,面为扩散提供了理想的通道,能大幅度地降低化学就可以通过表面组织优化提高材料的整体性能和服处理的温度和时间,从而避免钢铁材料因变形和心[3]役行为。表面纳米化的独特之处在于:1)采用常部软化而无法进行化学处理的技术瓶颈。规表面机械处理方法(或对其进行改进)即可实现,由于表面纳米化技术既
8、着眼于目前的科学技术且对所有钢铁材料均具有普适性,在工业上易应用;水平,又面向实际应用,因此有可能为利用纳米技术2)表面纳米化在明显提高钢铁材料表面和整体性能明显提高钢铁材料性能和使用寿命提供一条切实可的同时,不损害材料的韧性,解决了纳米材料强度升行的途径。近年来,人们已对表面纳米化蕴含的学高与韧性下降
