微纳米铁基先进金属材料研发生产项目可行性研究报告范文
微纳米铁基先进金属材料研发生产
项目
可
行
性
研
究
报
告
中咨国联出品
目录
第一章总论 (9)
1.1项目概要 (9)
1.1.1项目名称 (9)
1.1.2项目建设单位 (9)
1.1.3项目建设性质 (9)
1.1.4项目建设地点 (9)
1.1.5项目负责人 (9)
1.1.6项目投资规模 (10)
1.1.7项目建设规模 (10)
1.1.8项目资金来源 (12)
1.1.9项目建设期限 (12)
1.2项目建设单位介绍 (12)
1.3编制依据 (12)
1.4编制原则 (13)
1.5研究范围 (14)
1.6主要经济技术指标 (14)
1.7综合评价 (16)
第二章项目背景及必要性可行性分析 (18)
2.1项目提出背景 (18)
2.2本次建设项目发起缘由 (20)
2.3项目建设必要性分析 (20)
2.3.1促进我国微纳米铁基先进金属材料研发生产产业快速发展的需要 (21)
2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (21)
2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (22)
2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (22)
2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (22)
2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (23)
2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (23)
2.4项目可行性分析 (24)
2.4.1政策可行性 (24)
2.4.2市场可行性 (24)
2.4.3技术可行性 (24)
2.4.4管理可行性 (25)
2.4.5财务可行性 (25)
2.5微纳米铁基先进金属材料研发生产项目发展概况 (25)
2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (26)
2.5.2试验试制工作情况 (26)
2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (26)
2.5.4微纳米铁基先进金属材料研发生产项目建议书的编制、提出及审批过程 (27)
2.6分析结论 (27)
第三章行业市场分析 (28)
3.1市场调查 (28)
3.1.1拟建项目产出物用途调查 (28)
3.1.2产品现有生产能力调查 (28)
3.1.3产品产量及销售量调查 (29)
3.1.4替代产品调查 (29)
3.1.5产品价格调查 (29)
3.1.6国外市场调查 (30)
3.2市场预测 (30)
3.2.1国内市场需求预测 (30)
3.2.2产品出口或进口替代分析 (31)
3.2.3价格预测 (31)
3.3市场推销战略 (31)
3.3.1推销方式 (32)
3.3.2推销措施 (32)
3.3.3促销价格制度 (32)
3.3.4产品销售费用预测 (32)
3.4产品方案和建设规模 (33)
3.4.1产品方案 (33)
3.4.2建设规模 (33)
3.5产品销售收入预测 (34)
3.6市场分析结论 (34)
第四章项目建设条件 (35)
4.1地理位置选择 (35)
4.2区域投资环境 (36)
4.2.1区域概况 (36)
4.2.2地形地貌条件 (36)
4.2.3气候条件 (36)
4.2.4交通区位条件 (37)
4.2.5经济发展条件 (38)
第五章总体建设方案 (40)
5.1总图布置原则 (40)
5.2土建方案 (40)
5.2.1总体规划方案 (40)
5.2.2土建工程方案 (41)
5.3主要建设内容 (42)
5.4工程管线布置方案 (43)
5.4.2供电 (45)
5.5道路设计 (47)
5.6总图运输方案 (47)
5.7土地利用情况 (47)
5.7.1项目用地规划选址 (47)
5.7.2用地规模及用地类型 (47)
第六章产品方案 (50)
6.1产品方案 (50)
6.2产品性能优势 (50)
6.3产品执行标准 (50)
6.4产品生产规模确定 (50)
6.5产品工艺流程 (51)
6.5.1产品工艺方案选择 (51)
6.5.2产品工艺流程 (51)
6.6主要生产车间布置方案 (58)
6.7总平面布置和运输 (58)
6.7.1总平面布置原则 (58)
6.7.2厂内外运输方案 (58)
6.8仓储方案 (59)
第七章原料供应及设备选型 (60)
7.1主要原材料供应 (60)
7.2主要设备选型 (60)
7.2.1设备选型原则 (61)
7.2.2主要设备明细 (61)
第八章节约能源方案 (64)
8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (64)
8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (64)
8.2.1能源消耗种类 (64)
8.2.2能源消耗数量分析 (65)
8.3项目所在地能源供应状况分析 (65)
8.4主要能耗指标及分析 (65)
8.4.1项目能耗分析 (65)
8.4.2国家能耗指标 (66)
8.5节能措施和节能效果分析 (66)
8.5.1工业节能 (66)
8.5.2电能计量及节能措施 (67)
8.5.3节水措施 (67)
8.5.4建筑节能 (68)
8.6结论 (69)
第九章环境保护与消防措施 (70)
9.1设计依据及原则 (70)
9.1.1环境保护设计依据 (70)
9.1.2设计原则 (70)
9.2建设地环境条件 (70)
9.3 项目建设和生产对环境的影响 (71)
9.3.1 项目建设对环境的影响 (71)
9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (72)
9.4 环境保护措施方案 (73)
9.4.1 项目建设期环保措施 (73)
9.4.2 项目运营期环保措施 (74)
9.4.3环境管理与监测机构 (75)
9.5绿化方案 (76)
9.6消防措施 (76)
9.6.1设计依据 (76)
9.6.2防范措施 (76)
9.6.3消防管理 (78)
9.6.4消防设施及措施 (78)
9.6.5消防措施的预期效果 (79)
第十章劳动安全卫生 (80)
10.1 编制依据 (80)
10.2概况 (80)
10.3 劳动安全 (80)
10.3.1工程消防 (80)
10.3.2防火防爆设计 (81)
10.3.3电气安全与接地 (81)
10.3.4设备防雷及接零保护 (81)
10.3.5抗震设防措施 (82)
10.4劳动卫生 (82)
10.4.1工业卫生设施 (82)
10.4.2防暑降温及冬季采暖 (83)
10.4.3个人卫生 (83)
10.4.4照明 (83)
10.4.5噪声 (83)
10.4.6防烫伤 (83)
10.4.7个人防护 (83)
10.4.8安全教育 (84)
第十一章企业组织机构与劳动定员 (85)
11.1组织机构 (85)
11.2激励和约束机制 (85)
11.3人力资源管理 (86)
11.4劳动定员 (86)
11.5福利待遇 (87)
第十二章项目实施规划 (88)
12.1建设工期的规划 (88)
12.2 建设工期 (88)
12.3实施进度安排 (88)
第十三章投资估算与资金筹措 (90)
13.1投资估算依据 (90)
13.2建设投资估算 (90)
13.3流动资金估算 (92)
13.4资金筹措 (92)
13.5项目投资总额 (93)
13.6资金使用和管理 (98)
第十四章财务及经济评价 (99)
14.1总成本费用估算 (99)
14.1.1基本数据的确立 (99)
14.1.2产品成本 (100)
14.1.3平均产品利润与销售税金 (101)
14.2财务评价 (101)
14.2.1项目投资回收期 (101)
14.2.2项目投资利润率 (102)
14.2.3不确定性分析 (102)
14.3综合效益评价结论 (105)
第十五章风险分析及规避 (107)
15.1项目风险因素 (107)
15.1.1不可抗力因素风险 (107)
15.1.2技术风险 (107)
15.1.3市场风险 (107)
15.1.4资金管理风险 (108)
15.2风险规避对策 (108)
15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (108)
15.2.2技术风险规避对策 (108)
15.2.3市场风险规避对策 (108)
15.2.4资金管理风险规避对策 (109)
第十六章招标方案 (110)
16.1招标管理 (110)
16.2招标依据 (110)
16.3招标范围 (110)
16.4招标方式 (111)
16.5招标程序 (111)
16.6评标程序 (112)
16.7发放中标通知书 (112)
16.8招投标书面情况报告备案 (112)
16.9合同备案 (112)
第十七章结论与建议 (113)
17.1结论 (113)
17.2建议 (113)
附表 (114)
附表1 销售收入预测表 (114)
附表2 总成本表 (115)
附表3 外购原材料表 (116)
附表4 外购燃料及动力费表 (117)
附表5 工资及福利表 (118)
附表6 利润与利润分配表 (119)
附表7 固定资产折旧费用表 (120)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (121)
附表9 流动资金估算表 (122)
附表10 资产负债表 (123)
附表11 资本金现金流量表 (124)
附表12 财务计划现金流量表 (125)
附表13 项目投资现金量表 (127)
附表14 借款偿还计划表 (129)
附表 (131)
附表1 销售收入预测表 (131)
附表2 总成本费用估算表 (132)
附表3 外购原材料表 (133)
附表4 外购燃料及动力费表 (134)
附表5 工资及福利表 (135)
附表6 利润与利润分配表 (136)
附表7 固定资产折旧费用表 (137)
附表8 无形资产及递延资产摊销表 (138)
附表9 流动资金估算表 (139)
附表10 资产负债表 (140)
附表11 资本金现金流量表 (141)
附表12 财务计划现金流量表 (142)
附表13 项目投资现金量表 (144)
附表14借款偿还计划表 (146)
第一章总论
总论作为可行性研究报告的首章，要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。总论章可根据项目的具体条件，参照下列内容编写。（本文档当前的正文文字都是告诉我们在该处应该写些什么，当您按要求写出后，这些说明文字的作用完成，就可以删除了。编者注）
1.1项目概要
1.1.1项目名称
企业或工程的全称，应和项目建议书所列的名称一致
微纳米铁基先进金属材料研发生产生产项目
1.1.2项目建设单位
承办单位系指负责项目筹建工作的单位，应注明单位的全称和总负责人
中咨国联项目管理咨询有限公司
1.1.3项目建设性质
新建或技改项目
1.1.4项目建设地点
本项目建设地点为陕西省兴平市庄头镇工业园区
1.1.5项目负责人
高建
1.1.6项目投资规模
本次项目的总投资为XXX万元，其中，建设投资为XX万元（土建工程为XXX万元，设备及安装投资XXX万元，土地费用XXX万元，其他费用为XX万元，预备费XX万元），铺底流动资金为XX万元。
本次项目建成后可实现年均销售收入为XX万元，年均利润总额XX 万元，年均净利润XX万元，年上缴税金及附加为XX万元，年增值税为XX万元；投资利润率为XX%，投资利税率XX%，税后财务内部收益率XX%，税后投资回收期(含建设期)为5.47年。
项目的总投资为17000.00万元，其中，建设投资为10000.00万元（土建工程为3234.00万元，设备及安装投资4565.00万元，土地费用750.00万元，其他费用为1189.16万元，预备费261.84万元），建设期利息为367.50万元，铺底流动资金为6632.50万元。
项目建成后，达产年可实现年产值50000.00万元，年均销售收入为39545.45万元，年均利润总额10350.34万元，年均净利润7762.75万元，年均上缴税金及附加为222.61万元，年均上缴增值税为2226.11万元；投资利润率为60.88%，投资利税率75.29%，税后财务内部收益率50.24%，税后投资回收期(含建设期)为3.22年。
1.1.7项目建设规模
主要产品及副产品品种和产量，案例如下：
本次“微纳米铁基先进金属材料研发生产产业项目”建成后主要生产产品：微纳米铁基先进金属材料研发生产
达产年设计生产能力为：年产微纳米铁基先进金属材料研发生产产品XXX(产量)。
项目总占地面积XX亩，总建筑面积XXX.00平方米；主要建设内容及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
工程类别工段名称层数占地面积（m2）建筑面积（m2）
1、主要生产系统生产车间1 1 生产车间2 1 生产车间3 1 生产车间4 1 原料库房 1 成品库房 1
2、辅助生产系统
办公综合楼8 技术研发中心 4 倒班宿舍、食堂 5 供配电站及门卫室 1 其他配套建筑工程 1 合计
行政办公及生活设施占地面积
3、辅助设施道路及停车场 1 绿化 1
本项目建成后主要生产产品为微纳米铁基先进金属材料研发生产，达产年设计产能为：年产微纳米铁基先进金属材料研发生产系列产品XXX万吨。
本次建设项目占地面积50亩，总建筑面积20020.00 平方米；主要建设内容及规模如下：
主要建筑物、构筑物一览表
序号单体名称占地面积（m2）层数建筑面积（m2）
1 标准工业厂房9000.00 1 9000.00
2 标准库房4600.00 1 4600.00
3 办公综合楼800.00 3 2400.00
4 职工宿舍、食堂800.00 4 3200.00
5 配电房220.00 1 220.00
6 门卫室40.00 1 40.00
7 环保处理站300.00 1 300.00
8 其他辅助设施260.00 1 260.00
合计16020.00 20020.00 行政办公及其他设施占地面积1060.00
公共设施道路及硬化9800.00 9800.00 绿化4200.00 4200.00
1.1.8项目资金来源
本次项目总投资资金XX.00万元人民币，其中由项目企业自筹资金XX.00万元，申请银行贷款XX.00万元。
本项目总投资资金17000.00万元人民币，资金来源为项目企业自筹资金12000.00万元，申请银行贷款5000.00万元。
1.1.9项目建设期限
本次项目建设期从2018年XX月至2019年XX月，工程建设工期为XX个月。
本项目建设从2018年6月—2020年5月，建设工期共计24个月。
1.2项目建设单位介绍
项目公司简介
1.3编制依据
在可行性研究中作为依据的法规、文件、资料、要列出名称、来源、发布日期。并将其中必要的部分全文附后，作为可行性研究报告的附件，这些法规、文件、资料大致可分为四个部分：
项目主管部门对项目的建设要求所下达的指令性文件；对项目承办单位或可
行性研究单位的请示报告的批复文件。
可行性研究开始前已经形成的工作成果及文件。
国家和拟建地区的工业建设政策、法令和法规。
根据项目需要进行调查和收集的设计基础资料。
案例如下：
1.《中华人民共和国国民经济和社会发展“十三五”规划纲要》；
2.《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》；
3.《产业“十三五”发展规划》；
4.《本省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；
5.《国家战略性新兴产业“十三五”发展规划》；
6.《国家产业结构调整指导目录（2011年本）》；
7.《建设项目经济评价方法与参数及使用手册》（第三版）；
8.《工业可行性研究编制手册》；
9.《现代财务会计》；
10.《工业投资项目评价与决策》；
11.项目公司提供的发展规划、有关资料及相关数据；
12.国家公布的相关设备及施工标准。
1.4编制原则
（1）充分利用企业现有基础设施条件，将该企业现有条件（设备、场地等）均纳入到设计方案，合理调整，以减少重复投资。
（2）坚持技术、设备的先进性、适用性、合理性、经济性的原则，
采用国内最先进的产品生产技术，设备选用国内最先进的，确保产品的质量，以达到企业的高效益。
（3）认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家及各部委颁发的现行标准和规范。
（4）设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高能源的重复利用率。
（5）注重环境保护，在建设过程中采用行之有效的环境综合治理措施。
（6）注重劳动安全和卫生，设计文件应符合国家有关劳动安全、劳动卫生及消防等标准和规范要求。
1.5研究范围
本研究报告对企业现状和项目建设的可行性、必要性及承办条件进行了调查、分析和论证；对产品的市场需求情况进行了重点分析和预测，确定了本项目的产品生产纲领；对加强环境保护、节约能源等方面提出了建设措施、意见和建议；对工程投资、产品成本和经济效益等进行计算分析并作出总的评价；对项目建设及运营中出现风险因素作出分析，重点阐述规避对策。
1.6主要经济技术指标
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标
一主要指标
1 总占地面积亩
2 总建筑面积㎡
3 道路㎡
4 绿化面积㎡
5 总投资资金，其中：万元
建筑工程万元
设备及安装费用万元
土地费用万元
二主要数据
1 达产年年产值万元
2 年均销售收入万元
3 年平均利润总额万元
4 年均净利润万元
5 年销售税金及附加万元
6 年均增值税万元
7 年均所得税万元
8 项目定员人
9 建设期月
三主要评价指标
1 项目投资利润率% 29.80%
2 项目投资利税率% 40.55%
3 税后财务内部收益率% 18.97%
4 税前财务内部收益率% 26.51%
5 税后财务静现值(ic=10%)万元
6 税前财务静现值(ic=10%)万元
7 投资回收期(税后)含建设期年 5.47
8 投资回收期(税前)含建设期年 4.36
9 盈亏平衡点% 45.18%
项目主要经济技术指标表
序号项目名称单位数据和指标一主要指标
1 总占地面积亩50.00
2 总建筑面积㎡20020.00
3 达产年设计生产能力万吨/年10.00
4 总投资资金，其中：万元17000.00 4.1 建筑工程费用万元3234.00 4.2 设备及安装费用万元4565.00 4.3 土地费用万元750.00 4.4 其他费用万元1189.16 4.
5 预备费用万元261.84 4.
6 建设期利息万元367.50 4.
7 铺底流动资金万元6632.50 二主要数据
1 正常达产年年产值万元50000.00
2 计算期内年均销售收入万元39545.45
非晶纳米晶软磁材料都有哪些
如果金属或合金的凝固速度非常快（例如用每秒高达一百万度的冷却速率将铁－硼合金熔体凝固），原子来不及整齐排列便被冻结住了，其排列方式类似于液体，是混乱的，这就是非晶合金。非晶纳米晶软磁材料都有哪些？您可以咨询安徽华晶机械有限公司，下面小编为您简单介绍，希望给您带来一定程度上的帮助。 非晶软磁合金材料的种类： 1、铁基非晶合金铁基非晶合金：主要元素是铁、硅、硼、碳、磷等。它们的特点是磁性强（饱和磁感应强度可达1.4-1.7T ）、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，特别是铁损低（为取向硅钢片的1/3－1/5），代替硅钢做配电 变压器可降低铁损60－70%。铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右，广泛应用于中低频变压器的铁心（一般在10千赫兹以下） ，
例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器等。 2、铁镍基非晶合金铁镍基非晶合金：主要由铁、镍、硅、硼、磷等组成，它们的磁性比较弱（饱和磁感应强度大约为1T以下），价格较贵，但磁导率比较高，可以代替硅钢片或者坡莫合金，用作高要求的中低频变压器铁心，例如漏电开关互感器。 3、钴基非晶合金钴基非晶合金：由钴和硅、硼等组成，有时为了获得某些特殊的性能还添加其它元素，由于含钴，它们价格很贵，磁性较弱（饱和磁感应强度一般在1T以下），但磁导率极高，一般用在要求严格的军工电源中的变压器、电感等，替代坡莫合金和铁氧体。 4、纳米(超微晶)软磁合金材料由于非晶合金中原子的排列是混乱无序的这种特殊结构，使得非晶合金具有一些独特的性质。
安徽华晶机械有限公司位于安庆长江大桥经济开发区。是人民解放军第4812工厂全资子公司。公司经营以机械制造为主，拥有各类专业生产、检验试验设备94台（套），涉及铸造、橡胶制品、压力容器、制造等多个行业，主要从事非晶软磁设备、空压机及气源设备、橡胶件（含特种橡胶件）、餐余垃圾处理设备、铸件、机械加工等产品的研制、生产、经营和服务。 自成立以来，公司上下高度重视技术创新和产品结构升级工作，建立了以市场为导向，努力满足用户需求的产品研发体系。公司坚持以跨越发展的思想为指导，秉承敬业、高效、求实、创新的优良传统，继续依托军工技术和“中”牌品质，为广大新老客户提供更优良的产品和服务。
纳米晶软磁材料的应用
纳米晶软磁材料的应用 【摘要】本文首先回顾了纳米晶软磁材料的发展过程，介绍了纳米晶软磁材料的组织结构与磁特性，并介绍了纳米晶软磁合金的应用。 【关键词】纳米晶；软磁材料；铁芯；铁基合金 引言 八十年代以来，由于计算机网络和多媒体技术、高密度记录技术和高频微磁器件等的发展和需要，越来越要求所用各种元器件高质量、小型、轻量，这就要求制造这些器件所用的软磁合金等金属功能材料不断提高性能，向薄小且高稳定性发展[1]。正是根据这种需要，1988年日本的Yoshizawa等人首先发现，在Fe—Si—B非晶合金的基体中加人少量Cu和M（M=Nb，Fa，Mo，W等），经适当的温度晶化退火以后，可获得一种性能优异的具有b.c.c结构的超细晶粒（D 约10nm）软磁合金[2]。这时材料磁性能不仅不恶化，反而非常优良，这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。其典型成份为Fe73.5CuNb3Si13.5B9，牌号为Finemet。其后，Suzuki等人又开发出了Fe—M—B （M=Zr，Hf，Ta）系。到目前为止，已经开发了许多纳米晶软磁材料，包括：Fe基、Co基、Ni基[3]。由于Co基和Ni基易于形成K、λs、同时为零的非晶态或晶态合金，如果没有特殊情况，实用价值不大。故本文主要介绍铁基纳米晶软磁合金。铁基纳米晶合金是以铁元素为主，加人少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为l0—20纳米的微晶，弥散分布在非晶母体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感（1.2T）、高初始磁导率（8万）、低Hc（0.32A/M），高磁感下的高频损耗低（P0.5T/20kH=30W/kg），电阻率为80微欧厘米，比坡莫合金（50—60微欧厘米）高，经纵向或横向磁场处理，可得到高Br（0.9T）或低Br值（1000Gs）。是目前市场上综合性能最好的材料。 1 纳米晶软磁合金的性能 1.1 软磁合金的磁特性 对于纳米晶软磁合金，按性能要求，常分为高Bs型、高0型等。 （1）高型纳米晶合金，其成份至今局限于FeSiB系。以FeCuNbSiB系磁性最佳，其性能参数达到：在磁场0.08A/m下，相对磁导率达14万以上，矫顽力最低已达0 .16A/m，饱和磁感Bs高达135T，在频率lOOkHz和磁感0.2T下铁损低达250kW/1T。值得研究的是饱和磁致伸缩系数21×10-6，而不是0左右。 （2）高Bs型铁基纳米晶合金，其Fe含量在88at%以上，Bs值可达16～1.72T，典型成份为FeMB（M=Zr，Hf等）。对于FeZrB系合金，典型成份为
纳米金属材料—小论文
纳米孪晶金属材料 摘要：金属材料的高强度和良好的塑韧性是很多金属材料研究者追求的目标，本文总结了卢柯课题组金属材料中纳米孪晶对强度和塑韧性的影响，并阐明了孪晶界面的作用以及机械孪生对镁合金的影响。 关键词：强度塑韧性孪晶界面机械孪生 1.引言 近一个多世纪以来,金属材料强度水平的不断提高推动着相关工业技术的进步,也不断改善了我们的生活。轻质高强度铝合金的出现推动了飞机的诞生和发展,钢缆强度的不断提升使斜拉桥的跨度成倍增加,汽车的减重和降耗很大程度上依赖于高比强金属的发展和应用，强化金属材料是材料研究者不懈努力追求的目标,强度是材料科学与技术发展的一个重要标志，然而,在大多数情况下,伴随着强度升高,金属的塑性和韧性会下降,强度一塑性(或韧性)呈倒置关系。材料的强度愈高这种倒置就愈显突出。随着现代工业技术的发展,越来越多的构件要求材料既有高的强度又具有良好的塑性和韧性,高强度金属的低塑性和低韧性在一定程度上削弱了其工业应用的潜力,成为金属材料科学发展的瓶颈问题之一。 过去,人们对材料强度一塑(韧)性关系及强韧化规律的研究大多围绕相对简单的结构体系展开,材料的组织、相、成分等在空间上分布均匀,特征结构单元尺度单一且在微米以上。随着人们对自然界中很多天然生物材料认识的不断深入,发现具有优异综合力学性能和强韧性配合的天然生物材料往往具有比较复杂的结构要素特征,如不均匀几何形态及空间分布、多尺度、多相、非均匀成分分布、多层次藕合结构等。这些多层次多尺度的组织(或相)构筑为我们发展高强、高韧、耐损伤金属材料提供了有借鉴价值的线索。近年来对纳米结构材料研究的长足进步和各类纳米技术的迅猛发展,使人们在纳米一微米一宏观等不同尺度上对金属材料的结构设计与制备调控逐步成为可能,为金属材料强韧化研究提供了一个全新的契机。 2.孪晶促进强度和塑性的同时提高 如果两个相邻晶体(或同一晶体的两个部分)之间沿一个公共晶面形成镜面对称的位向关系,那么这两个晶体就互称为孪晶,公共晶面即为孪晶界面。一般说来,孪晶界面可以通过阻碍位错运动使材料得到一定程度的强化。但是,微米或亚微米尺度的孪晶,其强化效果并不显著,只有当孪晶片层细化至纳米量级时才开始表现出显著的强化效果和其他的特性。
纳米晶带材简介
铁基纳米晶合金 一、简介： 铁基纳米晶合金是由铁元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素所构成的合金经快速凝固工艺所形成的一种非晶态材料，这种非晶态材料经热处理后可获得直径为的，弥散分布在非晶态的基体上，被称为微晶、纳米晶材料或纳米晶材料。微晶直径10-20 nm, 适用频率范围50Hz-100kHz. 二、背景介绍： 1988年日本的Yoshizawa等人首先发现,在Fe-S-iB非晶合金的基体中加入少量Cu和 M(M=Nb,Ta,Mo,W等),经适当的温度晶化退火以后,可获得一种性能优异的具有bcc结构的超细晶粒(D约10nm)软磁合金。这时材料磁性能不仅不恶化,反而非常优良,这种非晶合金经过特殊的晶化退火而形成的晶态材料称为纳米晶合金。其典型成份为 Fe7315Cu1Nb3Si1315B9,牌号为Finemet。其后,Suzuki等人又开发出了Fe-M- B(M=Zr,Hf,Ta)系,即Nanoperm系。到目前为止,已经开发了许多纳米晶软磁材料,包括:Fe基、Co基、Ni基[2]。由于Co基和Ni基不易于形成K、Ks同时为零的非晶态或晶态合金,如果没有特殊情况,实用价值不大。 三、铁基纳米晶软磁合金的制备方法 纳米晶软磁合金的制备一般采用非晶晶化法。它是在用快淬法、雾化法、溅射法等制得非晶合金的基础上,对非晶合金在一定的条件下(等温、真空、横向或纵向磁场等)进行退火,得到含有一定颗粒大小和体积分数的纳米晶相。近年来,也有一些研究者采用高能球磨法制备纳米晶软磁合金。 四、纳米晶软磁合金的结构与性能 纳米晶软磁合金的典型成份为Fe7315Cu1Nb3Si1315B9。随着研究的不断进行,合金化元素几乎遍及整个元素周期表。从合金的化学成份在合金中的作用看,可以分为4类: (1). 铁磁性元素:Fe、Co、Ni。由于Fe基合金具有高Bs的优势,且纳米晶合金可以实现K和Ks同时为零,因而使L值很高、损耗很低,价格便宜,成为当今研究开发的中心课题。 (2). 非晶形成元素:主要有Si、B、P、C等。对于纳米晶软磁合金带材,一般都是先形成非晶带,然后通过退火使材料出现纳米晶,因而非晶化元素是基本元素。特别是B对形成非晶有利,成为几乎所有纳米晶软磁合金的构成元素,含量在5at%~15at%之间。Si也是
纳米金属材料的发展与应用综述
纳米金属材料的发展与应用 摘要：纳米技术的诞生将对人类社会产生深远的影响，可能许多问题的发展都与纳米材料的发展息息相关。在纳米金属材料的研究中，它的制备、特性、性能和应用是比较重要的方面。本文概要的论述了纳米材料的发现发展过程，并结合当今纳米金属材料研究领域最前沿的技术和成果，简述了纳米材料在各方面的应用及其未来的发展前景。 关键词：纳米金属材料、纳米技术、应用 一、前言 纳米级结构材料简称为纳米材料(nanomater material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。 纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大。 二、纳米材料的发现和发展 1861年，随着胶体化学的建立，科学家们开始了对直径为1~100nm的粒子体系的研究工作。1990年7月在美国召开了第一届国际纳米科技技术会议（International Conference on Nanoscience &Technology)，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段： 第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。 第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。 第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。 三、纳米材料的应用 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十
非晶纳米晶软磁材料
非晶/纳米晶软磁材料 一．应用领域 非晶态软磁合金材料为20世纪70年代问世的一种新型材料，因具有铁芯损 耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点，引起了人们 的极大重视，被誉为21世纪新型绿色节能材料。其技术特点为：采用超急冷凝 固技术使合金钢液到薄带材料一次成型；采用纳米技术，制成介于巨观和微观之 间的纳米态(10-20nm)软磁物质。非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其 特殊的组织结构，非晶合金中没有晶粒和晶界，易于磁化；纳米晶合金的晶粒尺 寸小于磁交换作用长度，导致平均磁晶各向异性很小，并且通过调整成分，可以 使其磁致伸缩趋近于零。【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要 应用领域。 材料铁基非晶铁镍基非晶钴基非晶铁基纳米晶饱和磁感(T) 1.56 0.77 0.6-0.8 1.25 矫顽力(A/m) <4 <2 <2 <2 Br/Bs -- -- >0.96 0.94 最大磁导率45×104>200,000 >200,000 >200,000 铁损(W/kg) P50Hz,1.3T <0.2 P20KHz,0.5T<90 P20KHz,0.5T<30 P20KHz,0.5T<30 磁致伸缩系数27×10-615×10-6<1×10-6<2×10-6居礼温度(℃) 415 360 >300 560 电阻率(mW-cm) 130 130 130 80 应用领域 配电变压器 中频变压器 功率因子校正器 磁屏蔽 防盗标签 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 磁放大器 高频变压器 扼流圈 脉冲变压器 饱和电抗器 互感器
非晶纳米晶软磁材料应用市场概况
非晶/纳米晶软磁材料应用市场概况 非晶态软磁合金材料为20世纪70年代问世的一种新型材料，因具有铁芯损耗小、电阻率高、频率特性好、磁感应强度高、抗腐蚀性强等优点，引起了人们的极大重视，被誉为21世纪新型绿色节能材料。其技术特点为：采用超急冷凝固技术使合金钢液到薄带材料一次成型；采用纳米技术，制成介于巨观和微观之间的纳米态(10-20nm)软磁物质。非晶、纳米晶合金的优异软磁特性都来自于其特殊的组织结构，非晶合金中没有晶粒和晶界，易于磁化；纳米晶合金的晶粒尺寸小于磁交换作用长度，导致平均磁晶各向异性很小，并且通过调整成分，可以使其磁致伸缩趋近于零。【表1】列出了非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要应用领域。 表1 非晶/纳米晶软磁材料的典型性能及主要应用领域
近年来，随着信息处理和电力电子技术的快速发展，各种电器设备趋向高频化、小型化、节能化。 在电力领域，非晶、纳米晶合金均得到大量应用。其中铁基非晶合金的最大应用是配电变压器铁芯。由于非晶合金的工频铁损仅为硅钢的1/5～1/3，利用非晶合金取代硅钢可使配电变压器的空载损耗降低60﹪～70﹪。因此，非晶配电变压器作为换代产品有很好的应用前景。纳米晶合金的最大应用是电力互感器铁芯。电力互感器是专门测量输变电线路上电流和电能的特种变压器。近年来高精度等级（如级、级、级）的互感器需求量迅速增加。传统的冷轧硅钢片铁芯往往达不到精度要求，虽然高磁导率玻莫合金可以满足精度要求，但价格高。而采用纳米晶铁芯不但可以达到精度要求、而且价格低于玻莫合金。 在电力电子领域，随着高频逆变技术的成熟，传统大功率线性电源开始大量被高频开关电源所取代，而且为了提高效率，减小体积，开关电源的工作频率越来越高，这就对其中的软磁材料提出了更高的要求。硅钢高频损耗太大，已不能满足使用要求。铁氧体虽然高频损耗较低，但在大功率条件下仍然存在很多问题，一是饱
金属纳米材料制备技术的研究进展
金属纳米材料制备技术的研究进展 摘要：本文从金属纳米材料这一金属材料重要分支进行了简要的阐述，其中重 点讲述了强行塑性变形及胶束法制备纳米材料，并分析了金属纳米材料的现状及对今后的展望。 关键字：晶粒细化；强烈塑性变形；胶束法；块状纳米材料 引言： 金属材料是指金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。 现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。同时，人类文明的发展和社会的进步对金属材料的服役性能提出了更高的要求，各国科学家积极投身于金属材料领域，向金属材料的性能极限不断逼近，充分利用其为人类服务。 一种崭新的技术的实现，往往需要新材料的支持。例如，人们早就知道喷气式航空发动机比螺旋桨航空发动机有很多优点，但由于没有合适的材料能承受喷射出燃气的高温，是这种理想只能是空中楼阁，直到1942年制成了耐热合金，才使喷气式发动机的制造得以实现。 1金属纳米材料的提出 从目前看，提高金属材料性能的有效途径之一是向着金属结构的极端状态发展:一方面认为金属晶界是薄弱环节,力求减少甚至消除晶界,因此发展出了单晶与非晶态合金;另一方面使多晶体的晶粒细化到纳米级(一般<100 nm,典型为10 nm左右)[1]。细化晶粒是金属材料强韧化的重要手段之一,它可以有效地提高金属材料的综合力学性能,尤其是当金属材料的晶粒尺寸减小到纳米尺度时,金属表现出更加优异的力学性能[2]。因此,金属材料晶粒超细化/纳米化技术的发展备受人们关注,一系列金属纳米材料的制备技术相继提出并进行了探索,包括电沉积法、溅射法、非晶晶化法、强烈塑性变形法(Severe Plastic Deformation, SPD)、粉末冶金法以及热喷涂法等[3]。 金属纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度或由它们作为基本单元构成的金属材料。若按维数，纳米材料的基本单元可分为( 类：一是零维。指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米粉体、原子团簇等；二是一维。指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管等；三是二维。指在三维空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜及超晶格等。超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。利用表面活性，金属超微颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材料以及低熔点材料[4]。金属纳米颗粒表现出许多块体材料所不具备的优越性质,可用于催化、光催化、燃料电池、化学传感、
纳米金属材料的制备方法
纳米硬质合金制备技术 纳米硬质合金具有很高的强度、硬度等力学性，能同时还具有普通超细合金难以获得的高导热特性（普通超细合金的导热性能随着晶粒度的减小而降低,瑞典的Sandvik公司就以硬质合金的导热性发生突变时合金晶粒度的临界值作为纳米硬质合金判据,认为晶粒度小于0.3μm的合金即可称为纳米硬质合金）。控制烧结过程中的晶粒长大是制备纳米硬质合金块体材料的关键,随着纳米（晶）硬质合金粉末制备技术的成熟,纳米（晶）硬质合金粉末的烧结研究成为材料研究领域的热点。 纳米晶粉末存在着很大的表面能和晶格畸变能，在烧结热处理中这些能量被充分释放，具体表现为晶粒迅速长大和快速致密化。在保证致密化的前提下,有效控制烧结过程中的晶粒长大成为纳米硬质合金制备技术的难点。为了抑制烧结晶粒长大,可在粉末中添加晶粒长大抑制，但添加抑制剂并不能有效地将晶粒控制在100nm以内，于是又发展了众多新的烧结方法,以期通过压力、电磁等活化作用来实现低温短时烧结,进一步控制晶粒长大。以下将对纳米硬质合金新型烧结技术进行简要介绍。 1 压力烧结 在烧结时施加压力可以加快烧结时的颗粒重排,快速实现致密化,消除孔隙,较有效控制烧结过程的晶粒长大。压力烧结主要有低压烧结、热等静压、热压、超高压烧结和爆炸烧结等。 1.1低压烧结 目前人们研究较多并且在工业中被广泛应用的是低压烧结。低压烧结将成形剂脱除、真空烧结和热等静压合并在同一设备中进行,最终烧结阶段采用氢气保护,压力一般为4~6MPa,可实现快速冷却。在低压烧结过程中,大部分收缩发生在真空烧结阶段,在加压阶段消除显微孔隙,使烧结体完全致密。其工艺主要优点为钻池几乎可以完全被消除，孔隙度显著降低,制品内部的缺陷得到有效控制合金的组织结构细小均匀。由于烧结和加压在同一设备中进行,不易造成产品的氧化和脱碳,还可通过引人碳势气体(如CH4等)来调整合金中的碳含量。 1.2热等静压
纳米晶软磁材料
纳米晶软磁材料 这是一类新型的软磁材料。 通过熔体快淬法（轧辊法）制得的非晶态条带，如被加热到它们的晶化温度以上保持一段时间（这种热处理称为退火），非晶态条带就会开始晶化，内部组织从非晶态向晶态转变。如果控制这种退火处理的温度和时间得当，就能控制条带内部的微观结构，使得已经晶化的晶粒尺寸控制在10～15nm的范围内，而且，这些晶粒在形态上是弥散地分布在残余的非晶相之中，这样就可以得到纳米晶材料。例如，成分为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶态合金在550℃退火1小时后在最佳磁性能的状态下，内部包含三个相，一是体心立方结构的FeSi相，其成分为20%Si和80%Fe（原子百分比）；第二相是尚未晶化的残余非晶相，包含大约10%～15%的Nb和B，约占总体积的20%～30%；第三相是大大富集的Cu团簇。少量铜和铌的加入是使这类纳米微晶成为优异软磁材料的关键。它们都不溶解于体心立方结构的FeSi相。但是，Cu原子团簇在退火早期的形成，使其成为FeSi晶粒的成核中心，促进了FeSi晶粒的成核。Nb进入残余非晶相可以阻止FeSi晶粒的长大，同时可以在晶化过程中，抑制Fe2B 相的形成。如果退火温度高于600℃Fe2B相就会首先形成，从而导致性能的全面恶化。 对于纳米晶合金，存在一交换耦合长度为L0=[A/K1]1/2。这里，A是交换常数，K1是合金铁磁相的磁晶各向异性常数。对于Fe-Cu-Nb-Si-B合金，L0=35nm。当晶粒尺寸小于L0时，相邻晶粒中的磁矩将通过交换作用而趋于平行排列。因此，局部各向异性应对交换耦合长度范围内所包含的晶粒数求平均，于是，材料的有效各向异性常数为 〈K〉=K1(D/L0)6=K14D6/A3。 式中，D是纳米晶粒的尺寸。对于20%Si-80%Fe的合金，K1=8×103J/m3，由上式算出，对于纳米微晶，平均各向异性常数〈K〉将比K1小大约三个数量级，只有0.5J/m3左右，因此可降低材料的矫顽力。由于Fe-Si晶粒相和残余非晶相的磁致伸缩系数符号相反（前者为负，后者为正），所以包含这两相的合金的λs将减小，估计由此可使磁导率提高一个数量级。这种合金的畴壁很厚，假定残余非晶相的磁晶各向异性可以忽略，由畴壁厚度公式δ=π(A/〈K〉)1/2算得为3μm，畴壁厚度远大于晶粒尺寸。由此，沿畴壁厚度方向，包含了大约200～300个FeSi小晶粒。这种情况和传统材料正好相反，正是这种结构，尽管晶粒尺寸小到只有10nm，但是两相界面不再可能对畴壁产生较大的钉扎作用。此外，因为Fe-Si晶粒的尺寸为10nm，而晶粒与晶粒之间的间隔距离为1～2nm，即残余非晶相的体积分数不大，所以合金的饱和磁感应强度仍可高达1.5T，比著名的高磁导率的坡莫合金（Ni79Fe21）和钴基非晶态合金要高。对于厚度为18μm的条带，在惰性气体保护下，于550℃退火1小时，FeSi 晶粒尺寸为13nm，相应的软磁性能为：μ1kHz=100000，B s=1.24T，H c=0.5A/m，损耗远低于坡莫合金，和钴基非晶差不多。 近年来，这类纳米晶合金除了用作软磁合金外，又有了新的用途。因为它们具有巨磁阻抗效应，即当高频电流通过条带的同时，如沿条带再施加一直流磁场，条带交流阻抗的相对变化竟高达80%～400%，而且显示出很高的磁场灵敏度，因此，成为十分优异的高灵敏磁传感器的新材料。 除了Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9外，属于纳米晶软磁材料还有Fe-M-C、Fe-M-N（M=Ta，Hf，Ti，Nb，Zr）和Fe-M-O（M=Zr，Hf）薄膜等。这些材料是通过溅射法制得非晶态薄膜，然后，
纳米结构金属材料的塑性变形制备技术
第50卷2014年2月 V ol.50No.2 ACTA METALLURGICA SINICA 第2期Feb.2014纳米结构金属材料的塑性变形制备技术* 陶乃镕卢柯 (中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室,沈阳110016) 摘要本文总结了制备纳米结构金属材料的塑性变形技术,包括大应变量变形技术(冷轧、累积叠轧、等通道挤压和高压 扭转)、高应变速率变形技术(动态塑性变形)和高应变梯度变形技术(表面机械研磨和表面机械碾压),分析了变形方式及变 形参数对晶粒细化的影响规律,展望了利用塑性变形技术制备纳米结构金属材料的发展趋势及挑战. 关键词纳米结构金属材料,塑性变形,表面机械研磨,动态塑性变形,表面机械碾压 中图法分类号TG146文献标识码A 文章编号0412-1961(2014)02-0141-07 PREPARATION TECHNIQUES FOR NANO- STRUCTURED METALLIC MATERIALS VIA PLASTIC DEFORMATION TAO Nairong,LU Ke Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016 Correspondent:TAO Nairong,professor,Tel:(024)23971891,E-mail:nrtao@https://www.360docs.net/doc/471823446.html, Supported by National Basic Research Program of China (No.2012CB932201)and National Natural Science Foundation of China (Nos.51171181and 51371172) Manuscript received 2013-12-10,in revised form 2013-12-18 ABSTRACT This work summarized the deformation techniques of preparing the nanostructured metallic materi- als,including large-strain deformation techniques (clod rolling,accumulative cold-bonding,equal channel angular pressing,high pressure torsion),high-strain-rate deformation technique (dynamic plastic deformation),and high- strain-gradient deformation techniques (surface mechanical attrition treatment and surface mechanical grinding treatment).The effects of deformation modes and deformation parameters on grain refinement are analyzed.Future trends and challenges of the deformation techniques for preparing nanostructured metallic materials are discussed. KEY WORDS nanostructured metallic material,plastic deformation,surface mechanical attrition treatment,dy- namic plastic deformation,surface mechanical grinding treatment 自纳米材料概念提出以来,材料学家就开始尝试利用材料塑性变形方法制备纳米结构金属材料.与其它制备纳米材料的方法相比,塑性变形方法具有适用材料类别广、样品尺寸大、不易引入孔隙和污染等突出优点.从上世纪90年代起,塑性变形制备技术及其制备的纳米金属材料得到了广泛的研究,目前塑性变形已发展成为一种制备纳米金属材料的有效方法,并相继发展了多种制备超细晶和纳米结构材料的变形技术.这些技术具有不同的特点,其中等通道挤压(equal channel angular press- ing/extrusion,ECAP/ECAE)[1~3]、高压扭转(high pressure torsion,HPT)[4~6]和累积叠轧(accumulative roll-bonding,ARB)[7~9]等技术在变形处理前后,样品 的几何尺寸不发生改变,而且能够实现大应变量的 变形;表面机械研磨(surface mechanical attrition treatment,SMAT)[10~14]和表面机械碾压(surface me- *国家重点基础研究发展计划项目2012CB932201和国家自然科学 基金项目51171181和51371172资助收到初稿日期:2013-12-10,收到修改稿日期:2013-12-18作者简介:陶乃镕,男,1969年生,研究员DOI:10.3724/SP.J.1037.2013.00803第141-147页pp.141- 147
块状金属纳米材料的制备技术进展及展望(1)
块状金属纳米材料的制备技术进展及展望 ⑴ 摘要综述了国内外块状纳米材料的制备技术进展及存在的问题。提出了超短时脉冲电流直接晶化法和深过冷直接晶化法两类潜在的块状金属纳米晶制备技术，并对今后的研究及发展前景进行了展望。 关键词纳米晶块体材料制备非晶晶化机械合 金化深过冷 DEVELOPMENOF BULK METAL NANOMETEMATERIALS PREPARATION TECHNOLOGIES AND THEIR ESTIMATE ABSTRACT Onthe basis of the summarization of bulk metal nanocrystalline materials preparation methods,two potential technologies:super short false current direct crystallization method and high undercooling direct crystallization method are the end,the development and application prospects of various methods are also estimated. KEYWORDSbulk nanometer material,preparation of materials,crystallization of amorphous alloys,mechanical alloying,high undercooling
Correspondent:Zhang Zhenzhong Northwestern Polytechnical University,State key Laborotry of Solidification Processing Xi'an 710072 自80年代初德国科学家成功地采用惰性气体凝聚原位加压法制得纯物质的块状纳米材料后] 1],纳米材料的研 究及其制备技术在近年来引起了世界各国的普遍重视。由于纳料材料具有独特的纳米晶粒及高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态固体有本质差别的力学、磁、光、电、声等性能]2],使得对纳米材料的制备、结构、性能及其应用研究成为90年代材料科学研究的热点。为使这种新型材料既有利于理论研究，又能在实际中拓宽其使用范围，探索高质量的三维大尺寸纳米晶体样品的制备技术已成为纳米材料研究的关键之一。本文综述国内外现有块状金属纳米材料的制备技术进展，并提出今后可能成为块状金属纳米材料制备的潜在技术。 1现有块状金属纳米材料的制备技术 惰性气体凝聚原位加压成形法 该法首先由教授提出[1],其装置主要由蒸发源、液氮冷却的纳米微粉收集系统、刮落输运系统及原位加压成形系统组成。其制备过程是：在高真空反应室中惰性气体保护下使金属受热升华并在液氮冷镜壁上聚集、凝结为纳米尺寸的超微粒子，刮板将收集器上的纳米微粒刮落进入漏斗并导
纳米金属材料：进展和挑战(1)
纳米金属材料：进展和挑战⑴ 1引言 40多年以前，科学家们就认识到实际材料中的无序结构是不容忽视的。许多新发现的物理效应，诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关的传输现象等，只出现在含有缺陷的有序固体中。事实上，如果多晶体中晶体区的特征尺度达到某种特征长度时，材料的性能将不仅依赖于晶格原子的交互作用，也受其维数、尺度的减小和高密度缺陷控制。有鉴于此，HGIeitCr认为，如果能够合成出晶粒尺寸在纳米量级的多晶体，即主要由非共格界面构成的材料［例如，由50 %的非共 植晶界和50 %的晶体构成］，其结构将与普通多晶体或玻璃明显不同，称之为"纳米晶体材料"。后来，人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围的材料广义定义为"纳 米材料"或"纳米结构材料"。由于其独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科。目前，广义的纳米材料的主要包括： I ）清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；2）人造超晶格和量子讲结构；功半结晶聚合物和聚合物混和物；4）纳米晶体和纳米玻璃材料；5）金属键、共价键或分 子组元构成的纳米复合材料。
经过最近十多年的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展，研究成果日新月异，研究范围不断拓宽。本文主要从材料科学与工程的角度，介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。 2纳米材料的制备与合成 材料的纳米结构化可以通过多种制备途径来实现。这些 方法可大致归类为"两步过程"和"一步过程"。"两步过程"是将预先制备的孤立纳米颗粒因结成块体材料。制备纳米颗粒的方法包括物理气相沉积、化学气相沉积、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等，其中，PVD 法以"惰性气体冷凝法"最具代表性。"一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料，使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。诸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。目前，关于制备科学的研究主要集中于两个方面：I）纳米粉末制备技术、理论机制和模型。目的是改进纳米材料的品质和产量；2）纳米粉末 的固结技术。以获得密度和微结构可控的块体材料或表面覆 3纳米材料的奇异性能 1）原子的扩散行为
纳米金属材料的制备
纳米金属材料的制备 学院:材料与冶金学院 专业：材料科学与工程 班级：材料10b 姓名：叶晓江 学号：1008020131
纳米金属材料的制备 摘要：纳米金属材料具有奇异的结构和特异的性能，这使得纳米金属材料的应用十分广泛。概括介绍了纳米金属材料的特性，对一些主要的制备技术作了较为详细的阐述， 关键词：纳米金属；特性；制备 1纳米金属材料 在金属材料的生产中利用纳米技术，有可能将材料成分和组织控制得极其精密和细小，从而使金属的力学性能和功能特性得到飞跃的提高。纳米金属材料是当今新材料研究领域中最具活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最活跃、最接近应用的组成部分。纳米金属材料是20世纪80年代开发的一种高新材料，是指晶粒尺寸小于100纳米的金属材料，包括纳米金属粉末和纳米金属结构材料[2]。 2 纳米金属的特性 2.1 表面效应 表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子之比随着粒子尺寸减少而大幅度地增加，粒子的表面能及表面张力也随着增加，从而引起纳米粒子性质变化的现象。由于纳米粒子的表面原子数增多，极不稳定，很容易与其他原子结合趋于稳定，因此，纳米粒子具有很高的化学活性。新制成的纳米粒子必须进行一定的稳定化处理或者保存。例如金属纳米粒子在空气中自燃，无机的纳米粒子暴露在空气中会吸附气体,并与气体进行反应[3]。 2.2 小尺寸效应 固体物理的研究表明，当超细微粒的尺寸减小到与光波波长、得布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件被破坏；非晶态纳米颗粒的颗粒表面附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的小尺寸效应，材料的宏观物理、化学性能将会
纳米材料与技术-纳米金属材料
第十一章纳米金属材料 发展历史较长：20世纪80年代，H.Gleiter教授提出纳米晶体材料的概念，并首次获得纳米金属Ag、Cu、Al等块体材料。 研究意义： ①纳米材料独特的结构特征（晶粒尺寸在纳米量级，含有大量的内界面），为深入研究界面结构与性能提供了良好的条件。 ②由于纳米材料表现出一系列优异的理化及力学性能，从而为提高材料的综合性能，发展新一代高性能材料创造了条件。 一、纳米金属材料的制备 二、金属纳米晶体的微观结构 三、金属纳米晶体材料的性能 四、金属纳米晶体材料的进展 一、纳米金属材料的制备 1. 纳米晶体材料（微晶粒）的主要制备技术 ①金属蒸发凝聚—原位冷压成型法： Gleiter最早发展的技术 德国科学家格莱特1984年制备出了第一块纳米结构材料。格莱特将粒径为6纳米大小的铁粒子压制成形，烧结得到纳米微晶体块，成为纳米材料的开山之作。 先制备出纳米尺 度的超微粒子（在惰 性气氛中使金属受热 升华，将蒸发的金属 气相凝结成纳米尺度 的超微粒子，并聚集 在LN2冷阱壁上）， 在保持其表面清洁的 情况下将粒子冷压成 块，形成了由纳米尺 寸晶粒组成的多晶体 （取下超细粒子并在 高真空下进行原位冷 压（压力约1-5GPa）成块，可获得毫克级三维纳米晶体样品。 ?方法不断发展： 通过改进使金属升华的热源及方式（电磁感应加热、等离子体法、磁控溅射法等），可获得克级到几十克级的纳米晶体样品，从而使许多力学性能测试成为可能。?局限：工艺设备复杂，产量极低；更重要的是纳米晶体样品中存在大量的微孔隙（几纳米到几微米），对结构性能的研究和提高不利。 ②机械研磨法（mechanical attrition） 与超细粉冷压法同为外压力合成（形成内界面） ③非晶晶化法（crystallization method） 通过相变形成纳米晶的内界面 ④沉积法（deposition method） 界面形成由沉积合成。 针对不同用途，各方法各有其优缺点。 2. 块状致密纳米晶体材料合成研究 ①目标： 获得大尺寸的纳米晶体样品，其中界面清洁致密、无微孔隙、晶粒细小均匀。 ②途径： 超细粉冷压法：改进使金属升华的热源及方式，可大幅度提高超微粉体的产量，为制备大尺寸纳米晶体样品提供了条件。 冷压成型的样品密度较低，采用热压(hot pressing)技术进行尝试，可获得相对密度达97.8—98.5%（晶粒尺寸保持在10nm左右）的纳米Cu和Pd样品。 机械研磨法：可获得大量具有纳米晶体结构的粉末材料。尽管由于其污染和氧化问题会对一些基础问题的探索不利，但仍有一些独特的优势：工艺较简单，可合成的纳米材料种类众多，尤其是能合成一些金属化合物（Ti-Al、Fe-Cr-Al）和固溶体（Fe-Cu、Fe-Al）等其他方法难以制备的材料，且这些材料因具有独特性能（如Ti-Al有良好的高温韧性）而有良好的应用前景。 对球磨纳米粉末，用不同的压制成型技术合成密实的块状样品：振动波压实（shock wave compaction）、热挤压（warm extrusion）、热静压（hot isostatic pressing）、烧结锻（sinter forging）及利用相转变的热压实（hot pressing utilizing phase transformation）。 大尺寸纳米晶体材料的直接制备 i ）利用电解沉积技术，制备出厚—2mm的块状纳米晶体材料，其组织结构均匀密实。已获得单质（Ni 、