实现表面纳米化的三条途径

　　在金属材料表面获得纳米结构表层主要的途径有3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，如图6.4所示。

1）表面涂覆或沉积方法

　　首先利用纳米粉体制备技术获得具有纳米尺度的颗粒，再将这些颗粒通过表面 技术固结在材料的表面，形成一个与基体化学成分相同(或不同)的纳米结构表层，如图6.4（a）所示。这种材料的主要特征是：纳米结构表层内晶粒大小比较均匀、晶粒尺寸可以控制;表层与基体之间存在着明显的界面;材料的外形尺寸较处理前 有所增加。

　　许多常规表面涂层和沉积技术都具有 开发纳米表面膜层的潜力，如PVD、CVD电解沉积等。通过工艺参数的调节，可以控制纳米结构表层的厚度和纳米晶粒的尺寸，整个工艺过程的关键是实现表层与基体之间以及表层纳米颗粒之间的牢固结合。目前，这些技术经过不断的发展和完善，已比较成熟。

2）表面自身纳米化方法

　　对于多晶材料，采用非平衡处理方法增加材料表面的自由能，可以使粗晶组织逐渐细化至纳米量级，如图6.4(b)所示。这种材料的主要特征是：晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大;纳米结构表层与基体之间没有明显的界面;处理前后材料的外形尺寸基本不变。由非平衡过程实现表面纳米化主要有两种方法，即表面机械(加工〕处理法和非平衡热力学法，不同方法所采用的工艺和由其导致纳米化的微观机理存在着较大的差异。

3）混合纳米化方法

　　如图6.4（c）所示，在制备热喷涂层、电刷镀层、粘涂层等材料表面处理涂覆层时，在基质层中复合纳米颗粒以改变涂覆层本身的综合性能或制备出特殊的功能涂层。目前，较为成熟的使用纳米表面工程技术制备的表面涂覆层主要属于这种方式。

　　纳米复合镀技术是复合镀技术的新发展，具有广阔的应用前景。如果说复合镀技术是电镀、电刷镀、化学镀技术发展史上里程碑性质的标志，那么现代纳米技术与复合镀技术的有机结合，形成的纳米复合镀技术，则是复合镀技术发展史上又一次革命性的创新。它不仅推动了纳米材料在表面工程技术中的应用，也为制备纳米复合材料增添了新工艺。

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