纳米晶金属快速烧结新技术

纳米晶金属因极细晶粒展现超高强度，但其应用长期受限于两大瓶颈：1. 传统工艺仅能生产微米级涂层/粉末，无法制备大尺寸块体；2. 纳米晶粒高能态导致高温或变形后易粗化，稳定性不足。突破尺寸限制与热稳定性难题，是推动其从实验室迈向工业应用的核心挑战。

近日，上海交通大学赵德超和我院刘玉敬老师在纳米晶金属制备方向取得突破，研究团队报告了一种快速电流活化烧结技术（RECAS），仅需数十秒即可制备毫米级均匀纳米晶结构涂层，攻克传统工艺效率低、尺寸受限的难题。该技术通过瞬时强电流脉冲（毫秒级）结合高压，在粉末接触界面引发局部焦耳热效应，实现颗粒间的瞬时冶金结合；通过精准控温避免晶粒粗化，涂层密度接近理论极限，且晶粒尺寸稳定在纳米范围。

实验结果表明，该纳米晶结构涂层展现出三大优势：在近熔点温度下仍保持纳米晶结构，晶粒粗化温度较文献提升近40%，通过“氧原子护盾”机制保障长周期服役；屈服强度逼近3 GPa，且承受40%压缩应变仍完整，实现高强度与塑性协同；此外，该涂层在耐磨性、抗空蚀及耐腐蚀性能方面均优于传统材料，磨损率比铝合金基材降低两个数量级，为空蚀、磨损等严苛环境部件防护提供了新材料解决方案。

该研究以“Rapid electrical-current-activated sintering achieves robust cladding with uniform nanocrystalline grains”为题发表在期刊《Materials Today》上。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369702125000513