嘉信塑胶-弹性体、工程塑料颗粒批发!

您现在的位置: 网站首页 > 塑料杂谈 >

纳米材料的制备方法-大塑性变形法

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-07热度:

大塑性变形法  (Severe Pla5tic Deformation,  SPD)

1988年,俄罗斯科学家Valiev R z报道了利用大塑性变形法获得纳米和亚微米结利用大塑性变形法获得纳米和亚微米结构的金属与合金。
SPD可以采用压力扭转(Torsion StraNng,TS)和等通道角挤Equal—ChannelPressing,ECA)两种方式实现。

目前,采用SPD已成功地制备出纯金届(Cu,Ni,Fe,Ti,Al,Ag)、金属间化合物(TiAl,Ni3A1)及Mg基和Al基合金的块体纳米晶体材料。
在大塑性变形过程中,材料产生剧烈的塑性变形,导致位错增值、运动、涅灭、重排等一系列过程,使晶粒不断细化达到纳米量级。
这种方法的优点是:可以生产尺寸较大的样品(如棒、板等),样品中不合有孔隙类缺陷,晶界洁净。
该法的缺点是:样品中含有较大的残余应力,适用范围受到材料变形难易程度的限制;晶粒尺寸稍大,一般为100一200 nm。
人们正在探索改变压力、温度、合金化等参数,以进一步减小品粒尺寸。

晶晶化法(Crystallization of Amorphous Materials,  CAM)
非晶晶化法是将非晶态材料(可通过熔体极冷、机械研磨、溅射等获得)作为前驱材料,通过适当的晶化处理(如退火、机械研磨、辐射等)来控制品体在非晶固体内形核、生长,使材料部分或完全地转变为具有纳米尺度晶粒的多晶材料的方法。
我国科学家卢柯等首先在Ni—P合金系中将非晶合金晶化得到了完全纳米晶体。
随后,非晶晶化法作为一种制备理想的纳米晶体材料的方法而得到了很快的发展。

非晶晶化法有多种类型,按晶化过程和产物可分为多晶型晶化、共晶型晶化等。
其中,多晶型晶化指纯组元或者成分接近于纯化合物成分的非晶相晶化成相同成分的结晶相;
共晶型晶化指在共晶成分的非晶合金晶化时同时析出两相或多相纳米晶体,如Ni—P,Fe—B,Fe—Ni—P—B等的纳米晶化。
在非晶晶化法制备的纳米晶体材料中,晶粒和晶界是在晶化过程中形成的,所以晶界洁净,无任何污染,样品中不含微7L隙,而且晶粒和晶界末受到较大外部压力的影响,因此能够为研究纳米晶体性能提供无孔隙和内应力的样品。

非晶晶化法的不足主要表现在必须首先获得非晶态材料,因而选择材料局限于在化学成分上能够形成非晶结构的材料,且大多数只能获得条带状或粉状样品,很难获得大尺寸的块状材料。
近年来,随着大块非晶合金研究的迅速发展,非晶晶化法的作用越来越重要,而且它为制造高强度、高韧性的大块纳米非晶复合材料提供了重要的途径

表面纳米化法(Surface Nanocrystallization,SNC)

表面纳米化法是将材料的表层晶粒细化至纳米量级,而基体仍保持原粗晶状态据材料表层纳米晶体的形成方式,表面纳米化分为以下三种类型:

(1)表面涂层或沉积纳米化。
基于不同的涂层和沉积技术(例如PVD、CVD和等离子体方法),被涂材料可以是纳米尺寸的微粒,也可以是具有纳米尺寸晶粒的多晶粉末。这种类型相当于气相法生成纳米材料的方法。

(2)表面自生纳米化。
通过机械变形或热处理使材料表面变成纳米结构,而保持材料整体成分或相组成不变。

(3)混合纳米化。
在表面纳米层形成后,进一步通过化学、热或冶金方法,产生与基体不同化学成分或不同相的表面纳米层。
基于纳米表面层材料的高活性和快扩散的特性,采用混合纳米化技术可使常规方法难以实现的化学过程(如催化、扩散和表面化合现的化学过程(如催化、扩散和表面化合等)变得容易进行。

材料表面生成纳米晶层后,不但大幅度提高了块体材料的表面性能(如表面强硬度、耐磨性、抗疲劳性能等),而且表面层的纳米组织可以显著提高其化学反应活性,使表面化学处理温度下降。
我国科学家对纯铁进行表面纳米化处理,在几十微米厚的表面层中获得纳米晶体组织,然后在300℃利用常规气体氮化处理实现了表面氮化,获得了10 Pm厚的氮化层,而未经处理的纯铁需要在500℃才能实现表面氮化。
表面纳米化处理使表面氮化技术的适用面(材料和工件种类)大大拓宽。

纳米材料的制备方法-大塑性变形法第1张图

本文主题:纳米材料的制备方法-大塑性变形法:https://www.xiutupi.com/slzt/2454.html

责任编辑:嘉信