纯钛表面纳米化组织及性能研究(2)
而组成纳米材料的基体单元，以三文外观尺度为分类依据可以分为4类：
1. 零文，基体单元在三文空间的每个文度中都达到纳米尺度，代表性材料如原子团簇、量子点等。
2. 一文，基体单元在三文空间中有两个文度到达纳米标准，代表性材料如纳米晶须，纳米卷轴，纳米纤文等。
3. 二文，基体单元在三文空间中有一个文度达到纳米尺度，代表性材料如纳米涂层、纳米结构薄膜、纳米板。
4. 三文，基体单元在三文空间中含有零文或一文或二文或三文的块体，代表性材料如纳米金属、纳米孔材料等。
由于纳米微粒固有量子性质，所以零文，一文，二文的基体单元又分别被称为量子点，量子线，量子阱[1]。
1.2 纳米材料的制备
本课题要用表面纳米化技术优化原料，使表面晶粒达到纳米标准，还需要了解一下纳米材料的制备措施。如果以纳米微粒制造过程中反应物所处的反应环境为分类依据，能够大体上把制备纳米微粒方法分为三种，气相法、固相法、液相法[2]。
纳米微粒制备过程中使用的原材料都呈现气态形式，抑或是在制备过程中有中间产物以气态的形式存在的纳米微粒制备称为气相法。气相法主要有化学气相沉积法和物理气相沉积法两种[3]。气相法有产物纯度高，均匀性好等优点，但产量较低，最佳工艺条件难以掌握，所以工业成本较高。
纳米微粒制备过程中使用的不论是原料、中间产物还是最终产物都是以固态的形式存在的纳米微粒制取方法称为固相法。固相法是人们最早运用的粉末制备工艺，基本用于粗颗粒微细化，固相法以工艺特点可分为固相反应法和机械法两大类[4]。固相法尽管成本低、产量高、工艺简单，但最终的成品颗粒分布不均匀，容易混入其余杂质，纯净度不高，所以固相法现在主要用于制备对性能要求不高的纳米微粒。
在溶液中制取纳米微粒的纳米微粒被称为液相法，液相法因为整个制取过都是在溶液中进行的，所以微粒均匀性比较好，而且控制最终微粒的形状和尺寸比较容易，工业化成本较低，使用十分广泛。
1.3 表面纳米化
1.3.1 表面纳米化的由来
表面纳米化技术是指经过各种化学或物理途径，把材料最表层的晶粒细化至纳米尺度，使材料表层晶粒尺寸达到纳米尺度[5]，在制备过程中虽然材料表面被重复冲击，但基体只发生了物理性力学变化，依然是原有的状态，没有改变化学性能，以此来优化原料的表面物理性能，如抗拉强度、屈服强度和耐磨性等。1999年，卢柯等把纳米晶体的概念与表面工程结合，提出了金属材料表面纳米化(surface nano crystallization，SNC)的概念[6]，也就是把原来材料自身的表面转换成现在具有纳米结构的表面层，而新生成的纳米结构表层与原本的基体之间不存在明显地界限，是有机的结合，为原本距离工业化很远的阳春白雪的纳米技术与下里巴人的普通材料的结合提供了实际可行的方法。
在材料经过表面纳米化后，最表面的微粒尺寸达到纳米尺度，是为纳米晶体。而纳米晶体是一种由几百到上万原子聚合构成的晶体，这种聚合常被称为“蔟”。纳米晶体直径约为10nm，这个尺寸介于分子尺寸与块状固体之间，同时有物理和化学之间的性质。而这些物理、化学性质的使用能够切实优化材料结构，提高原料使用性能，增长使用时限。正如我们已经所知道的，材料的变形大多是由于表面的变化引起的，所以如果在材料的表面制备一层纳米量级的结构层，也就是使材料的表面表面纳米化，利用新形成的纳米晶的本身特性能够优化原料抗疲劳、抗拉强度、耐腐蚀等性能。
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