金屬所納米成果被列入中國十大科技進展新聞

    1月12日，從2003中國/世界十大科技進展新聞發布會上獲悉，“我國金屬材料表面納米化技術和全同金屬納米團簇研究取得突破性進展”被評為2003年中國十大科技進展新聞之一。

    其中，由中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯合)實驗室盧柯院士領導的研究組，利用金屬材料的表面納米化技術在解決金屬材料表面氮化這一重大技術難題上取得的突破性進展，發表在2003年1月31日出版的《科學》(《Science》)周刊上。

    表面氮化是工業中一種廣泛應用的材料表面處理技術，在表面氮化過程中材料或鋼鐵的表面氮化處理往往需要在高溫下(高于500oC)進行，處理時間較長(部件的表面形成一層硬質氮化物，以提高表面使役行為，如耐磨性、耐蝕性等。長達數十小時)，不僅耗能，更重要的是許多材料和工件在如此高溫下長時間退火后會喪失其基體性能或出現變形，因此表面氮化技術的應用受到很大限制。大幅度降低氮化溫度是長期以來表面氮化技術應用中所必須解決的重要技術“瓶頸”。

    由盧柯院士領導的研究小組與法國合作者呂堅教授共同提出的新技術，是對金屬材料表面進行機械變形處理，通過嚴重塑性變形使其表面層組織細化至納米量級，即在塊體金屬表面獲得一層(通常幾十微米厚)納米晶組織。這也是國際納米材料研究領域的一個新的前沿方向，在多種金屬和工程合金中得以應用。表面納米化技術不但可以大幅度提高塊體材料的表面性能(如表面強硬度、耐磨性、抗疲勞性能等)，而且表面層的納米組織可以顯著提高其化學反應活性，使表面化學處理溫度下降。他們對純鐵進行表面納米化處理，在幾十微米厚的表面層中獲得納米晶組織。然后利用常規氣體氮化處理在300oC保溫9小時后成功地實現了表面氮化，獲得10微米厚的氮化物層，而未經處理的純鐵在同樣條件下幾乎無氮化物形成。性能測試結果表明在300oC下形成的表面氮化層具有很高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。這一結果證明鐵的表面氮化溫度可以利用表面納米化技術而大幅度下降，從而使表面氮化技術的適用面(材料和工件種類)大大拓寬。同時也說明通過表面納米化技術可以實現材料表面結構選擇性化學反應。這一成果再次顯示納米技術對傳統產業技術的升級改造具有重要的推動作用。