塊體納米晶金屬材料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

余偉業(yè)

隨著工業(yè)需求的提高和應(yīng)用場(chǎng)景的多樣化，高強(qiáng)度、高塑性、高韌性成為金屬材料發(fā)展的必然趨勢(shì)。通常情況下，可以通過固溶強(qiáng)化、應(yīng)變強(qiáng)化、第二相彌散強(qiáng)化等方法來提升金屬材料的強(qiáng)度，這些方法的本質(zhì)都是在金屬材料中引入各種缺陷，通過阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，但往往會(huì)導(dǎo)致塑性的降低。因此，如何在保證高強(qiáng)度、高韌性的前提下提高金屬材料的塑性，成為金屬材料研究的關(guān)鍵問題川。

細(xì)晶強(qiáng)化是一種能夠在提高強(qiáng)度的同時(shí)改善塑性和韌性的方法，因此備受研究人員關(guān)注。而當(dāng)單相或多相金屬材料基體中的晶粒被細(xì)化至納米級(jí)別（1～100nm），即稱為“納米晶金屬材料”。納米晶金屬材料相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬材料，在強(qiáng)度、硬度、韌性、超塑性等力學(xué)性能方面均有較大幅度的提升，其強(qiáng)化機(jī)理是當(dāng)晶粒被細(xì)化至納米級(jí)別后，晶界占材料的體積百分比非常大，材料整體的缺陷密度也會(huì)相應(yīng)提高，從而阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。自20世紀(jì)80年代德國H.Gleite暾授課題組利用惰性氣體凝聚原位加壓法制備出塊體納米晶金屬后，納米材料的研究及制備技術(shù)引起了研究人員的普遍重視。經(jīng)過30余年的發(fā)展，納米金屬粉體、金屬納米晶薄膜的制備和材料表面納米化技術(shù)已經(jīng)比較成熟，有部分制備技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而制備塊體納米晶金屬材料的報(bào)道卻相對(duì)較。

本文將對(duì)塊體納米晶金屬材料的特性和制備方法進(jìn)行介紹，繼而結(jié)合文獻(xiàn)計(jì)量法分析當(dāng)前塊體納米晶金屬材料的研究熱點(diǎn)和發(fā)展態(tài)勢(shì)，最后通過對(duì)公開資料整理以及專利分析，討論當(dāng)前塊體納米晶金屬材料的應(yīng)用。……