1月12日，從2003中國(guó)/世界十大科技進(jìn)展新聞發(fā)布會(huì)上獲悉，“我國(guó)金屬材料表面納米化技術(shù)和全同金屬納米團(tuán)簇研究取得突破性進(jìn)展”被評(píng)為2003年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞之一。

    其中，由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室盧柯院士領(lǐng)導(dǎo)的研究組，利用金屬材料的表面納米化技術(shù)在解決金屬材料表面氮化這一重大技術(shù)難題上取得的突破性進(jìn)展，發(fā)表在2003年1月31日出版的《科學(xué)》(《Science》)周刊上。

    表面氮化是工業(yè)中一種廣泛應(yīng)用的材料表面處理技術(shù)，在表面氮化過(guò)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(jìn)行，處理時(shí)間較長(zhǎng)(部件的表面形成一層硬質(zhì)氮化物，以提高表面使役行為，如耐磨性、耐蝕性等。長(zhǎng)達(dá)數(shù)十小時(shí))，不僅耗能，更重要的是許多材料和工件在如此高溫下長(zhǎng)時(shí)間退火后會(huì)喪失其基體性能或出現(xiàn)變形，因此表面氮化技術(shù)的應(yīng)用受到很大限制。大幅度降低氮化溫度是長(zhǎng)期以來(lái)表面氮化技術(shù)應(yīng)用中所必須解決的重要技術(shù)“瓶頸”。

    由盧柯院士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與法國(guó)合作者呂堅(jiān)教授共同提出的新技術(shù)，是對(duì)金屬材料表面進(jìn)行機(jī)械變形處理，通過(guò)嚴(yán)重塑性變形使其表面層組織細(xì)化至納米量級(jí)，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(guó)際納米材料研究領(lǐng)域的一個(gè)新的前沿方向，在多種金屬和工程合金中得以應(yīng)用。表面納米化技術(shù)不但可以大幅度提高塊體材料的表面性能(如表面強(qiáng)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(xué)反應(yīng)活性，使表面化學(xué)處理溫度下降。他們對(duì)純鐵進(jìn)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(guī)氣體氮化處理在300oC保溫9小時(shí)后成功地實(shí)現(xiàn)了表面氮化，獲得10微米厚的氮化物層，而未經(jīng)處理的純鐵在同樣條件下幾乎無(wú)氮化物形成。性能測(cè)試結(jié)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(jié)果證明鐵的表面氮化溫度可以利用表面納米化技術(shù)而大幅度下降，從而使表面氮化技術(shù)的適用面(材料和工件種類)大大拓寬。同時(shí)也說(shuō)明通過(guò)表面納米化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)材料表面結(jié)構(gòu)選擇性化學(xué)反應(yīng)。這一成果再次顯示納米技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的升級(jí)改造具有重要的推動(dòng)作用。