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《純銅表層機(jī)械研磨輔助合金化研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、純銅表層機(jī)械研磨輔助合金化研究第一章緒論1.1納米材料、金屬間化合物的定義以及性能納米材料結(jié)構(gòu)單元的尺寸接近電子相干長(zhǎng)度導(dǎo)致其組織的性能有很大的變化，納米粒子因?yàn)橛刑厥獾慕Y(jié)構(gòu)層次，所以它擁有許多特殊的性質(zhì)和功能[3]，表現(xiàn)有：表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、介電限域效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等[4]，由于具有許多優(yōu)異的物理性質(zhì)，因此納米材料表現(xiàn)出大量的奇特性質(zhì)進(jìn)一步產(chǎn)生了不同于傳統(tǒng)材料的優(yōu)秀性能。與傳統(tǒng)材料相比，納米材料強(qiáng)度更高、硬度也會(huì)大幅提升[5]，具有良好的拉伸延展性能、高導(dǎo)電導(dǎo)熱、超磁[6]等更為優(yōu)異的物理性能，有廣泛的工程運(yùn)用前景。例如，相
2、較于傳統(tǒng)晶粒尺寸粗大的材料來(lái)說(shuō)，納米晶體材料的強(qiáng)度和硬度提高了1倍多；納米材料比有大尺寸晶粒的傳統(tǒng)材料有更加顯著的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)納米顆粒及粉體對(duì)紅外光存在一個(gè)寬頻帶吸收譜，例如AI2O3、SiC、Si3N4>Si02[7]；此外，納米材料顆?；蚍垠w非常不容易反射可見(jiàn)光；在磁學(xué)性能上納米材料也擁有比傳統(tǒng)粗晶材料更特殊、更加優(yōu)異的性能，比如，當(dāng)納米材料的顆粒粉體細(xì)化到一定臨界值之后，這種材料由于尺寸效應(yīng)會(huì)表現(xiàn)出一種超順磁狀態(tài)，同時(shí)當(dāng)納米材料的顆粒尺寸超過(guò)了超順磁臨界尺寸后，材料的矯頑力會(huì)突然升高到一個(gè)很大的數(shù)值，并且納米材料有
3、很低的居里溫度；和一般傳統(tǒng)粗晶材料相比，納米細(xì)晶材料擁有很低的溶點(diǎn)和晶化溫度，另外，從膨脹系數(shù)上來(lái)說(shuō)納米晶體材料也要比一般傳統(tǒng)粗晶材料大上許多，例如，在研究銀的膨脹系數(shù)時(shí)，將銀的晶體顆粒尺寸細(xì)化到納米級(jí)后，其界面熱膨脹系數(shù)大幅提高，達(dá)到了晶內(nèi)熱膨脹系數(shù)的1.1倍。鐵基納米合金的熱膨脹系數(shù)在溫度為居里溫度以下時(shí)，其熱膨脹系數(shù)與一般傳統(tǒng)粗晶材料相比提升了很多;從擴(kuò)散和燒結(jié)性能上說(shuō)，由于納米材料晶粒細(xì)小，晶界數(shù)目大，所以其有很大的總表面積，這就為擴(kuò)散提供了很多的界面和通道，因此納米材料的擴(kuò)散性能非常的出色，因?yàn)橐陨咸攸c(diǎn)納米材料在低溫時(shí)也非常容易燒結(jié)；光催化
4、性能，現(xiàn)階段利用納米顆粒Ti02進(jìn)行光學(xué)催化，水中有害物質(zhì)如烴類以及齒代物等已經(jīng)試驗(yàn)成功并且能夠?qū)嶋H應(yīng)用in];在醫(yī)學(xué)方面，納米顆粒材料近些年備受醫(yī)學(xué)界的關(guān)注，因?yàn)榧{米顆粒材料可以有效攜帶藥物進(jìn)入病變細(xì)胞，從而直接殺死這些壞死細(xì)胞，獲得非凡的療效；除了以上的這些性能外，納米材料還具有其他更多優(yōu)異性能，從而被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防科技、電子技術(shù)等領(lǐng)域。1.2金屬材料表面納米化納米材料的制備全部要遵循兩個(gè)基本原則，首先是要將常規(guī)的大塊狀或者大顆粒狀的材料分解成納米級(jí)微粒，第二納米級(jí)微粒聚集形成基本微粒時(shí)要控制微粒的生長(zhǎng)，使其生長(zhǎng)后的尺寸始終保持在納米級(jí)尺
5、寸納米材料的制備方法可以分為物理方法、化學(xué)方法以及物理和化學(xué)方法相互交叉的方法。其中物理方法包括：等離子體蒸發(fā)凝聚法[14]、濺射法[15]、壓萍法、固相法冷凝法、高能球磨法、氣動(dòng)霧化法液態(tài)金屬離子源法[21]等?；瘜W(xué)方法包括：沉淀法、溶膠一凝膠法[23]、培融法、水解法[25]、電化學(xué)法、微乳液法溶劑蒸發(fā)法、金屬醇鹽法f29]等。金屬材料在工業(yè)上被廣泛的應(yīng)用，能夠利用納米技術(shù)來(lái)加強(qiáng)金屬材料的綜合性能和服役壽命有著巨大的應(yīng)用前景。金屬材料的表面納米化是指通過(guò)物理、化學(xué)以及物理化學(xué)相結(jié)合的方法在金屬材料原始的大晶粒表面形成一層具有一定厚度的納米尺寸晶粒
6、的結(jié)構(gòu)，這樣就使得金屬材料表面獲得了納米層，實(shí)現(xiàn)金屬表面納米化。一般可以通過(guò)如圖1-1[30]所示的表面涂覆或沉積、表面自納米化、混合法三種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬材料表面納米化。第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法2.1實(shí)驗(yàn)材料與制備先將其切為尺寸為100innixl00mmx6mm的板材，在箱式電阻爐中進(jìn)行退火（MgO保護(hù)）處理，退火溫度65(rc，保溫時(shí)間為2.5h,以消除其機(jī)械加工影響。經(jīng)過(guò)處理后得到的基體晶粒尺寸約為l00tmi。退火后將材料表面用砂紙從0#打磨到1200#，直至其表面沒(méi)有異物且光滑整潔為止。2.2實(shí)驗(yàn)方法用成都晶納格科技有限公司生產(chǎn)的S-1金屬材料
7、表面納米化試驗(yàn)機(jī)對(duì)退火后的樣品進(jìn)行表面機(jī)械研磨處理（SMAT)，設(shè)備如圖2-1所示。試驗(yàn)機(jī)由兩個(gè)部分構(gòu)成，位于圖片左側(cè)的是試驗(yàn)機(jī)的主機(jī)，其包括振動(dòng)臺(tái)、試樣罐、振動(dòng)電機(jī)等。其主要用于安裝被測(cè)試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。位于圖片右側(cè)的是試驗(yàn)機(jī)的控制臺(tái)，在此控制臺(tái)上可以設(shè)置實(shí)驗(yàn)時(shí)的各種變量，如實(shí)驗(yàn)時(shí)間，真空條件，振動(dòng)頻率，還可以讀取實(shí)驗(yàn)適時(shí)的溫度等信息。實(shí)驗(yàn)時(shí)在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)罐體內(nèi)加入等量的彈丸，彈丸能夠覆蓋耀體底部四分之三為佳。并且分別加入粒度為200目的鎮(zhèn)粉l0g，和招粉25g(其中再添加同等顆粒度的氧化錯(cuò)粉末l0g作為分散劑）。為了防止試樣在處理過(guò)程中被氧化，將實(shí)驗(yàn)罐體
8、內(nèi)部抽真空。彈丸選用GCrl5鋼球，直徑為8mm。系統(tǒng)振動(dòng)頻率為50Hz。SMAT釆用三種工藝，第一種，每進(jìn)
