1.3 纳米梯度材料 3

1.4 课题的研究目的与内容 5

2 实验材料和方法 5

2.1 实验材料及预处理 5

2.2 纳米梯度结构的制备（表面纳米化方法） 5

2.3 材料的测试与表征方法 6

3 实验结果与分析 8

3.1 轧制处理对纯钛的影响 8

3.2 退火处理对RASP纯钛的影响 11

结论 13

致谢 15

参考文献 16

1 绪论

1.1 引言

纳米结构材料(nanostructuredmaterials)是指结构单元尺度(如多晶材料中的晶粒尺寸)在纳米量级的材料，其显著结构特点是含有大量晶界或其他界面，从而表现出一些与普通粗晶结构材料截然不同的力学和物理化学性能[1]。所以结构纳米化被视为近年来发展高强度材料的一种新途径。

介于大多数金属材料的失效都是从表面开始的，因而前人提出将结构纳米化应用到材料表面，即表面纳米化[2]，以期通过改良材料表面性能来改善材料的总体性能。表面纳米化的概念是由卢柯和吕坚提出的一种新型的纳米技术[3]，能够广泛应用于表面工程领域，与传统的单一表面工程技术和复合表面工程技术相比，它具有相当的优越性，被誉为第三代表面工程。

金属材料的表面纳米化，即在传统金属材料表面制备出一定厚度的具有纳米结构的表面层，利用纳米金属材料的优异性能对传统金属材料进行表面结构优化，是一种提高工程材料的综合性能并延长服役寿命的有效方法[4]。表面纳米化技术可以用多种方法制备出优于基体性能的表面纳米薄层，赋予零件耐磨损、高强度、耐腐蚀、耐疲劳和高硬度等性能，使承担着工件重要功能的表层具有纳米材料的优异特性[5]。

1.2 表面自身纳米化

在金属材料表面获得纳米结构表层主要途径有三种:表面涂覆或沉积方法、表面自身纳米化方法和混合纳米化方法[6]，如图1.1所示。由于表面自身纳米化是三者中唯一不需要改变材料化学成分且不需要考虑纳米晶层与基体之间结合问题的表面纳米化方法，相比其他两种方法来说，更具有实际应用意义，所以得到了更广泛的关注。

(a)表面涂覆或沉积 (b)表面自身纳米化 (c)混合纳米化图1.1表面纳米化的三种制备方法示意图表面自身纳米化采用非平衡处理方法，通过增加材料的表面自由能及产生大量的缺陷和晶界，使材料表面的粗晶组织逐渐细化至纳米量级，同时又能保持原始材料的化学成分和相成分不变。用这种技术得到的材料的主要特征是：由于塑性变形量随着距表面深度的增加而减少，使晶粒尺寸形成梯度分布，即自表层以下沿厚度方向逐渐增大，直至材料的原始晶粒尺寸；表面纳米层和基体不存在明显的相界面，因此在使用过程中不会发生剥落和分离；以及处理前后材料的外形尺寸基本没有变化；同时，金属自身纳米层伴随着压应力，能够抑制疲劳裂纹的萌生。所以表面自身纳米层与纳米涂层相比，具有更多的优势[7]。 RASP纯钛表面获得梯度纳米结构(2):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205155.html