表面纳米化

摘要： 在传统304不锈钢基础上开发的高碳奥氏体耐热钢Super304H具有优异的高温性能,被大量应用于制造超超临界火电机组的过热器管和再热器管,然而其高碳含量带来的高晶间腐蚀敏感性问题已成为影响Super304H钢安全运行的关键因素。为此,研究人员从Super304H奥氏体耐热钢管材的成分优化、热处理工艺改进,特别是脱敏自愈合工艺调控与机理等几个方面进行了研究,寻求降低该材料晶间腐蚀敏感性的方法。在简介奥氏体耐热钢晶间腐蚀机理的基础上,重点综述了近年来Super304H钢晶间腐蚀防护各类对策的研究进展。目前传统的选取C含量下限、添加Nb稳定化元素和双固溶处理等常规手段,都无法有效遏制Super304H钢在高温服役过程中因M_(23)C_(6)的快速形成而引发的高晶间腐蚀敏感性,只能另辟蹊径。通过采用表面喷丸纳米化工艺,不仅加快富铬碳化物M_(23)C_(6)的形成,而且也促进了贫铬区的自愈合,实现了快速脱敏的目标。然而,严重的塑性变形组织在高温时效早期便出现富铬sigma相快速析出的异常现象,导致Super304H钢的腐蚀性能劣化。对此,进一步调节喷丸处理的工艺参数,在避免sigma相析出的前提下获得贫铬区快速脱敏自愈合的最优脱敏工艺,并维持了纳米晶的稳定性,而且所进行的脱敏处理没有对不锈钢的均匀腐蚀性能带来负面影响。最后展望了奥氏体耐热钢晶间腐蚀防护技术在超超临界机组领域的发展方向。

摘要： 金属表面纳米化可以明显改善材料表面力学性能,并能对原子的热扩散起到促进作用,本文尝试采用材料表面纳米化技术改善316L不锈钢金属基底与Er_(2)O_(3)薄膜相结合的力学性能.对316L不锈钢采用超音速微粒轰击法处理使得基体表面纳米化,之后采用磁控溅射法在表面纳米化和粗晶粒的316L不锈钢基体上沉积Er_(2)O_(3)薄膜并进行500°C和700°C的退火.发现薄膜在500°C退火时相结构基本保持稳定,在700°C退火时Er_(2)O_(3)薄膜发生明显的单斜相向立方相的转变.利用采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和纳米划痕测试对薄膜和基底的结合性能评价.结果表明,700°C退火后的薄膜的要比500°C退火后的薄膜表面裂纹更少,更平整,且证得基底纳米化会使膜基结合性能得到提高.

摘要： 本发明专利将热处理扩渗(TD)法与表面纳米化(SNC)技术相结合,使钢的表层具有纳米晶结构,而钢基体的主体仍保持原有的粗晶状态,从而改善和提高了材料的表面性能。利用该技术的特点,将经过纳米化预预理后的钢进行TD法处理,与基体的结合强度提高。同时反应温度由原来的1000°C以上降低到780°C以下,降低了低碳钢表面成膜温度。

摘要： 目的研究N36锆合金表面纳米化层的形貌和微观结构,分析表面纳米化层的微动腐蚀机理。方法采用超声表面滚压技术(USRP)对锆合金进行表面纳米化处理,研究不同滚压速度对表面纳米化层形貌、相组成、粗糙度、显微硬度、电化学腐蚀和微动腐蚀行为的影响。结果USRP处理后,锆合金表面有明显的塑性变形痕迹,致使锆合金表面发生加工硬化,提高了表面的硬度。锆合金的腐蚀电流密度相较于基体更低,最大磨损深度和磨损率均低于基体。结论USRP处理后的锆合金晶粒细化、晶界增多,提高了锆合金的表面活性,有利于钝化膜的形成。锆合金的磨损机理为氧化磨损和磨粒磨损的共同作用。

摘要： 采用超音速微粒轰击(SFPB)技术对层片组织的TC11钛合金进行表面纳米化处理,对比研究了表面纳米化处理前、后TC11钛合金的室温高周疲劳行为;借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对比分析了高周疲劳断口及断口附近的微观组织形貌.结果表明:经SFPB处理后在钛合金表层产生了30～50μm厚的纳米层,纳米晶尺寸在5～15 nm左右;疲劳性能得到明显提高,在相同应力级别下的疲劳寿命提高了约8～10倍,疲劳条带宽度变窄,且随着加载级别的降低,疲劳寿命提高的倍数逐渐增加;SFPB前、后疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区、瞬断区三部分组成,但SFPB处理后的疲劳源由处理前的表层移至次表层;SFPB处理态试样疲劳加载后表层组织仍为纳米量级,但次表层组织中出现大量的形变孪晶、位错缠结以及少量的形变诱导马氏体组织.

摘要： 奥氏体不锈钢在生产生活的各个方面都有着十分广泛的应用,通过氮化技术提高不锈钢工件的硬度和耐磨性已经成为行业的共识。常规气体氮化和离子氮化技术已经日臻完善,单纯地改进氮化工艺对于提升氮化效果不明显,于是国内外的学者提出了催化渗氮技术,经过多年的研究和发展,这些催渗技术被不断完善,在工业上的应用也越来越频繁。基于此,文章介绍了稀土催渗、表面纳米化催渗、预氧化催渗和激光表面催渗这四种应用较多的催渗方法,总结了其催渗机理、特点以及研究进展,并简要说明了它们的发展趋势。

摘要： 金属的组织和结构直接影响了其使用性能,为满足复杂服役环境对材料力学性能和表面性能的特殊需求,近年来金属表面机械处理技术快速发展,并得到了广泛利用.主要综述了表面机械压入式梯度变形、表面碾磨式梯度变形、表面滚压式梯度变形和表面组合式梯度变形工艺等典型金属表面机械处理技术.总结了各种具体工艺方法,及其得到的金属微观结构特点和性能变化,最后展望了金属表面机械处理技术的发展趋势,未来该技术的发展应面向大规模、产业化的生产应用,进一步研究多因素共同作用下的金属晶粒细化机制,实现大尺寸、内部微观结构可控的纳米材料的高效制备.

摘要： 利用爆炸冲击硬化方法,对AISI304不锈钢板进行表面硬化处理,制备了一定厚度的硬化层;利用X射线衍射仪、光学显微镜、透射电子显微镜,对横截面微观组织及表层物相组成进行表征,分析爆炸冲击对表层组织转变及显微硬度、耐磨性能的影响.结果 表明:AISI304不锈钢板爆炸硬化后表层耐磨性提高50％,显微硬度提高1倍,显微硬度沿着厚度方向呈梯度变化;硬化层中形成了取向接近随机分布、晶粒尺寸为20-30nm范围的奥氏体和马氏体混合纳米晶;横截面奥氏体晶粒沿厚度方向从表层纳米晶过渡至基体原始晶粒;爆炸加载过程中表面产生应变诱发马氏体相变,在奥氏体晶粒内形成大量变形带及交叉.

摘要： 表面自纳米化因可赋予钛及钛合金优异的综合性能而广受关注,该工艺可显著提高材料表面的强度、硬度与耐磨性,同时还可优化材料的耐蚀性、疲劳性能.介绍了几种表面自纳米化工艺,如表面机械研磨、喷丸强化、激光冲击、超声冲击等,阐明在这些工艺下钛与钛合金表面自纳米化的显微组织演变及其变形机理,如位错、层错、孪晶、第二相等,其滑移与攀移、孪生、形核与长大等行为及其相互作用规律.同时,梳理了表面纳米化组织对材料硬度、强塑性、耐磨性、疲劳性以及耐蚀性等影响规律,阐述各表面自纳米化工艺适用的钛合金类型及其应用背景.本文综述了钛与钛合金表面自纳米化工艺以及显微组织的演变规律,并对纳米化后钛与钛合金的特征力学性能以及关键变形机制开展了深入的探讨.

摘要： 奥氏体不锈钢在生产生活的各个方面都有着十分广泛的应用,通过氮化技术提高不锈钢工件的硬度和耐磨性已经成为行业的共识.常规气体氮化和离子氮化技术已经日臻完善,单纯地改进氮化工艺对于提升氮化效果不明显,于是国内外的学者提出了催化渗氮技术,经过多年的研究和发展,这些催渗技术被不断完善,在工业上的应用也越来越频繁.基于此,文章介绍了稀土催渗、表面纳米化催渗、预氧化催渗和激光表面催渗这四种应用较多的催渗方法,总结了其催渗机理、特点以及研究进展,并简要说明了它们的发展趋势.

摘要： 以内蒙古特色产业铝业为依托,针对以往在高强装甲铝合金焊接及利用高能喷丸实现其接头表面纳米化研究中发现的问题,提出从接头服役环境和非均质性出发,来对带余高铝合金焊接接头表面纳米化进行系统研究的新思路.采用超声冲击处理技术制备相应纳米晶,并与高能喷丸相比较,从试验研究和模拟分析的角度全面深入探讨带余高焊接接头表面纳米化及其微观机制.经试验确定与优化了表面纳米化工艺参数;指出了表面纳米化工艺参数对带余高焊接接头组织、结构、性能的影响.在此基础上,综合评价超声冲击与高能喷丸处理两种工艺在铝合金焊接接头上的应用可行性.

摘要： 本文介绍了高速微粒轰击表面纳米化技术的设备特点和基本工作原理，利用该技术在结构钢表面制备纳米晶层,优化表面微观结构，利用高分辨透射电镜对表面纳米晶层的表面微观结构进行表征。分析表明,高速微粒轰击技术能够有效地在结构钢表面制备纳米晶层，45钢表面制备的纳米晶层厚度约为15μm左右，38CrSi钢表面制备的纳米晶层厚度约为25μm，分析显示位错运动是表面纳米化的主要原因。

摘要： 针对装备零部件表面疲劳失效的问题,开发了一种新型的表面纳米化技术,即预压力滚压表面纳米化技术,介绍该技术的设备特点和基本工作原理.利用预压力滚压技术在堆焊修复层表面制备纳米晶粒,优化表面微观结构.利用高分辨透射电镜对堆焊层的表面微观结构进行表征.分析表明,滚压加工后,零件表面形成明显的塑性变形层.在最表层形成了平均晶粒尺寸约为10nm,且具有随机取向的等轴晶.结果表明,预压力滚压技术能够有效地细化表面晶粒,达到优化金属零件表面结构的目的.

摘要： 爆炸冲击加载诱发材料表面纳米化是材料表面自身纳米化的一种新方法[1].本文以Q235钢板为样本,应用爆炸加载方式进行了低碳钢表面纳米化研究,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和HXD-1000YM型显微硬度计等检测仪器,研究了材料表面沿厚度方向纳米层组织结构和力学性能的变化规律.结果表明,经爆炸加载处理后,材料表面形成约20μm厚的纳米晶结构层,晶粒尺寸为5～10nm;纳米层表面比原始组织显微硬度值提高了2.02倍,摩擦磨损总量低于原始样品30％～50％.分析表明,材料表面纳米层由强烈塑性变形所诱发;表面显微硬度的提高是材料表面晶粒细化和位错密度增加共同作用的结果.

摘要： 本文介绍了高速微粒轰击表面纳米化技术的设备特点和基本工作原理.利用该技术在结构钢表面制备纳米晶层,优化表面微观结构.利用高分辨透射电镜对表面纳米晶层的表面微观结构进行表征.分析表明,高速微粒轰击技术能够有效地在结构钢表面制备纳米晶层.45钢表面制备的纳米晶层厚度约为15μm左右.38CrSi钢表面制备的纳米晶层厚度约为25μm.分析显示位错运动是表面纳米化的主要原因.

摘要： 针对装备零部件表面疲劳失效的问题,开发了一种新型的表面纳米化技术,即预压力滚压表面纳米化技术,介绍该技术的设备特点和基本工作原理.利用预压力滚压技术在堆焊修复层表面制备纳米晶粒,优化表面微观结构.利用场发射扫描电镜、高分辨透射电镜对堆焊层的表面微观结构进行表征.分析表明,滚压加工后,零件表面形成明显的塑性变形层,表面严重塑性变形层约15μm左右.在最表层形成了平均晶粒尺寸约为10nm,且具有随机取向的等轴晶.结果表明,预压力滚压技术能够有效地细化表面晶粒,达到优化金属零件表面结构的目的.

摘要： 近10年来,表面机械纳米化技术得到了迅速的发展,成为表面处理技术创新的主要研究方向之一.金属材料表面纳米结构可以使其扩散系数提高几个数量级,但在高温下,由于纳米晶粒的长大,而使其表面丧失了这一特性,成为制约表面纳米化扩散应用的关键瓶颈之一.本项目采用在相对高温环境下,表面机械纳米化与表面扩散技术相结合的方法,使表面纳米化与扩散同时发生,研究在这一过程中的机理和相互作用规律,为表面纳米化技术广泛应用于表面化学热处理领域提供理论依据和方法指导.

摘要： 焊接结构的失效以疲劳断裂为主,且焊接结构强度主要是由焊接接头的疲劳强度决定的.因此,改善焊接接头疲劳性能将显著提高焊接结构的整体性能.超声冲击处理是一种有效的改善焊接接头疲劳性能的技术.研究表明,该技术通过改善焊接接头几何外形,细化表层晶粒及引入有益的残余压应力可大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命.本文综述了超声冲击处理对焊接接头疲劳性能影响的研究现状,分析了影响焊接接头疲劳性能的因素,总结了超声冲击改善焊接接头疲劳性能的结果,对目前研究过程中存在的问题进行探讨,最后对超声冲击表面纳米化技术的应用前景进行展望.指出超声冲击表面纳米化技术自产生到应用以来，已经在焊接接头方面取得了显著成效，使焊接接头的强度、硬度和疲劳性能等都大为改善。已有的实验研究表明超声冲击处理技术通过改善焊接接头几何外形使应力集中系数下降以降低应力集中程度;通过细化表层晶粒改善表层组织，减少缺陷，使组织致密均匀;通过在表层引入残余压应力以改变表层残余应力场，抑制表层裂纹的萌生与扩展。所有这些改善综合作用使焊接接头的疲劳强度显著提高，疲劳寿命明显延长。但从研究进展来看，研究过程中处还存在很多不足之处，不仅研究的材料种类少而且对每种材料研究进行的重复试验次数少，对其研究的各方面性能不能进行有力的验证，需要进行更全面更深入的研究。

摘要： 总结了热扩散粉末渗锌的原理和特点,介绍了工件表面纳米化,渗剂中加入稀土元素和锌铝共渗等发展方向.指出粉末渗锌技术是一种先进的金属表面热扩散涂层工艺，渗锌涂层附着强度很高，具有优异耐腐蚀性、抗磨损、抗高温氧化性与抗冲击等特性，极大地提高金属构件耐腐蚀性能、延长其使用寿命，因而在钢铁材料防腐工程领域具有广泛应用前景。我国在粉末渗锌技术上虽然起步较晚，但近年来发展迅速，目前渗锌构件耐蚀性还有待提高，渗锌层主要应用在大气环境中，而随着海洋工业在我国发展大局中地位不断提高，各种海洋基础设施也会不断兴建，研究渗锌涂层与其他有机无机涂层相结合，制备出适用于海洋环境的复合涂层也将是今后渗锌涂层的发展方向。

摘要： 采用超音速微粒轰击技术(Supersonic Fine Particles Bombarding,SFPB)对20Cr钢进行了30min单面表面自纳米化处理,并对试样在450°C以下进行了不同温度和时间的低温气体渗氮处理.研究结果表明:SFPB处理表层平均晶粒尺寸约为19nm,表面硬度提高了2倍多.试样经低温气体渗氮后,随着温度的提高,SFPB处理层的渗氮层深度逐渐加深.450°C渗氮3h后就获得了具有实用价值的化合物层,厚度约6～10μm,扩散层厚度约为170μm;而非SFPB层表面化合物层仅约2μm,未发现扩散层.450°C渗氮6h后氮化层深度达到250μm,表面硬度提高到1185HV.

摘要： 本发明提供了一种表面金属化碳纳米材料复合纳米银膏及其制备方法，制备方法包括：S1将碳纳米材料进行粗化、清洗、离心后分散于有机溶剂，获得混合物A；S2将硝酸银和分散剂溶解于有机溶剂中，再与混合物A混合获得混合物B；S3将混合物B通过微流系统，反应产物通过絮凝，离心获得表面金属化碳纳米材料；S4将表面金属化碳纳米材料与纳米银颗粒在有机溶剂中进行超声分散，而后进行絮凝，离心及机械搅拌，获得复合焊膏。本发明实现了碳纳米材料的表面金属化以及与纳米银颗粒的均匀混合，解决了碳纳米材料与纳米银材料不兼容的问题，提升了纳米银焊膏的导电导热性能以及后期服役的可靠性。

摘要： 本发明涉及一种制备胶束于有机介质中的溶液的方法，所述胶束包含由至少一种具有展现与所述纳米颗粒的表面的高亲和力的末端锚定基团的聚合物的壳层稳定的纳米颗粒。在一优选实施方案中，所述方法包括至少以下步骤：i)提供由第一稳定剂的壳层稳定的纳米颗粒、尤其金属或金属氧化物纳米颗粒的水溶液/分散体；ii)任选地由第二稳定剂的分子置换所述第一稳定剂的分子；iii)将在步骤i)或ii)中获得的所述稳定的纳米颗粒转移到锚定基团封端的聚合物于非极性有机溶剂中的溶液/分散体中；iv)由比所述第一或第二稳定剂的分子具有更高的与所述纳米颗粒的亲和力的锚定基团封端的聚合物分子置换所述第一或第二稳定剂的分子；v)将所述聚合物稳定的纳米颗粒与非结合聚合物分离。本发明的其他方面涉及可通过所述方法获得的所述纳米结构化衬底表面以及其用途。

摘要： 本发明提供了一种纳米粒子的表面修饰方法及其一种表面功能化的纳米材料，本发明提供的方法通过将表面含有双键的纳米粒子、含巯基的功能化试剂和引发剂混合反应，得到表面功能化的纳米粒子；其中，通过选用表面含有双键的纳米粒子和含巯基的功能化试剂为原料，通过形成C‑S实现了纳米粒子表面的功能化，不仅反应条件温和，且反应时间短，进而避免了纳米粒子表面的破坏。

摘要： 本发明涉及一种负载铂金纳米催化剂的碳纳米管电极及其制造方法的。具体地说，就是关于直接在碳纸表面生长碳纳米管，然后，再在碳纳米管的表面通过化学气相沉积法负载铂金纳米催化剂的碳纳米管电极的制造方法及碳纳米管电极。根据本发明，通过直接生长碳纳米管，就可以最大程度地利用碳纳米管的较宽的表面积和其优良的导电性等优点，特别是通过利用化学气相沉积法直接在碳纳米管的表面负载铂金催化剂的方法，就可以增强纳米催化剂粒子的分散度，并能够使催化剂的活性变得更加优良，从而就可以将非常细小的纳米催化剂粒子负载到碳纳米管的表面上。这样，就不仅能够使铂金的使用量达到最小的限度，同时，还能够有效地增强催化剂的效果，为今后将其用于学术及产业方面奠定了良好的基础。

摘要： 提供了层析介质，所述介质包括高表面积热塑性多孔纳米纤维和在纤维表面上的离子交换配体官能团。所述多孔纳米纤维显示由可被原纤化或成脊状的高度缠结的纳米纤丝的离散束构成的旋绕的结构。通过提取在其熔融挤出过程中制造期间嵌入纤维中的可溶解的矿物或聚合的致孔剂，可制备所述多孔纤维。

摘要： 一种在纳米孔结构中制作单分子受体的方法，包括：通过物理气相沉积(PVD)技术将材料沉积到纳米通道的选定内表面上，以及以具有至少两个官能基的化学化合物将该材料的表面官能化。该材料形成具有直径为约3至约10,000纳米(nm)的贴片。还公开了多个包括单分子受体的纳米孔结构的具体实施方式。

摘要： 本发明提供了一种表面金属化碳纳米材料复合纳米银膏及其制备方法，制备方法包括：S1将碳纳米材料进行粗化、清洗、离心后分散于有机溶剂，获得混合物A；S2将硝酸银和分散剂溶解于有机溶剂中，再与混合物A混合获得混合物B；S3将混合物B通过微流系统，反应产物通过絮凝，离心获得表面金属化碳纳米材料；S4将表面金属化碳纳米材料与纳米银颗粒在有机溶剂中进行超声分散，而后进行絮凝，离心及机械搅拌，获得复合焊膏。本发明实现了碳纳米材料的表面金属化以及与纳米银颗粒的均匀混合，解决了碳纳米材料与纳米银材料不兼容的问题，提升了纳米银焊膏的导电导热性能以及后期服役的可靠性。

摘要： 本发明公开了一种实现工件表面纳米化的加工装置和曲轴器件表面梯度纳米化的加工方法，属于金属材料表面强化技术领域。该加工装置包括刀柄、可旋转支撑刀架、表面纳米化加工刀头和球形加工滚珠，其中：所述可旋转支撑刀架设置在刀柄的加工端，所述可旋转支撑刀架能够旋转；所述纳米化加工刀头固定在可旋转支撑刀架上，所述球形加工滚珠设置于纳米化加工刀头上，且球形加工滚珠能够自由滚动。球形加工滚珠不需要额外的保护罩保持，从而避免加工系统与曲轴器件的干涉。通过表面纳米化工艺参数的优化可在曲轴表面获得表面纳米组织结构层。

摘要： 本发明提供了一种基于混合表面纳米化技术的金属材料表面强化方法，对金属材料样品表面进行研磨、抛光；然后进行超音速微粒轰击表面纳米化处理，在待焊基材表面形成一层厚度不低于50μm的纳米层，表面纳米晶粒的平均尺寸不大于50nm，表面粗糙度大于3μm，表面显微硬度大于250HV；然后对金属材料样品表面进行表面机械滚压。本发明能够大幅改善表面纳米化后的金属材料表面粗糙度。

摘要： 本发明属于金属表面化学热处理技术，尤其涉及一种齿轮钢表面纳米化并提高表面自由能的离子渗氧技术。本发明采用空气对齿轮钢在离子渗设备中进行300～400°C、15～60min氧化处理，达到使齿轮钢表面纳米化并提高表面自由能的效果。本发明不用附加任何辅助设备，操作简单，氧化气体为空气，成本低，而且氧化温度较低，大幅度节约能源，降低能耗，节约处理成本。