中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室卢柯博士领导的研究小组，利用金属材料的表面纳米化技术在解决金属材料表面氮化这一重大技术难题上取得突破性进展。近期出版的《科学》杂志刊登了此项研究成果。

    表面氮化是一种在工业中广泛应用的材料表面处理技术，通过该技术可在材料或部件的表面形成一层硬质氮化物，以提高表面使役行为，如耐磨性、耐腐蚀性等。钢铁的表面氮化处理往往需要在500℃以上的高温下进行，处理时间长达数十小时，不仅耗能，而且许多材料和部件在如此高温下长时间退火后会丧失其基体性能或出现变形，因此表面氮化技术的应用受到很大限制。大幅度降低氮化温度成为长期以来表面氮化技术应用中所必须解决的重要技术“瓶颈”。

    由卢柯领导的研究小组与法国合作者吕坚教授共同提出的新技术，是对金属材料表面进行机械变形处理，通过严重塑性变形使其表层组织细化至纳米量级，即在块体金属表面获得一层通常只有几十微米厚的纳米晶组织。

    专家介绍说，表面纳米化技术不但可以大幅度提高块体材料的表面强硬度、耐磨性、抗疲劳性能等表面性能，而且表面层的纳米组织可以显著提高其化学反应活性，使表面化学处理温度下降。

    卢柯领导的研究小组先对纯铁进行表面纳米化处理，在几十微米厚的表面层中获得纳米晶组织。然后利用常规气体氮化处理在300℃保温9小时后成功地实现了表面氮化，获得10微米厚的氮化物层，而未经处理的纯铁在同样条件下几乎无氮化物形成。性能测试结果表明在300℃下形成的表面氮化层具有很高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

    有关专家认为，这一结果证明铁的表面氮化温度可以利用表面纳米化技术而大幅度下降，从而使表面氮化技术的适用面大大拓宽；同时也说明通过表面纳米化技术可以实现材料表面结构选择性化学反应。专家表示，这一成果再次显示纳米技术对传统产业技术的升级改造具有重要的推动作用。