从加工废物中纳米晶体适用于生产高性能纳米结构材料亚博网站下载

一世n尽管他们有趣的特性，纳米结构材料广泛使用的主要屏障已经成本。亚博网站下载由亚微米尺寸的晶粒或晶体组成，纳米结构材料通常比传统材料更难，更强，更耐磨，但它们的制造涉及耗时和昂贵的过程。亚博网站下载虽然普渡大学的研究工程师已经发现，在材料加工中生产的废金属包含纳米晶体，其可用于为诸如轴承，传感器和电子硬件的轴承，传感器和部件等应用产生许多新的和激励的纳米结构材料，亚博网站下载以一种廉价的方式。

加工芯片作为纳米晶体的来源

目前，将从机械加工的芯片剃除金属芯片作为废料收集，融化并重复使用。通过观察由加工过程产生的废料，用于在汽车制造和亚博网站下载其他行业中制作零件，Srinivasan Chandrasekar和DalePurdue大学工业工程教授的康普顿发现这些芯片完全或主要由纳米晶体组成，并且可能比零件正在加工的材料更有价值的重量重量。“我们的贡献一直在开发一个过程中，我们认为可以用来以非常低的成本使这些材料以大量的成本为准，”Chandrasekar说。亚博网站下载

过程的好处

‘The benefits of this process are high-strength and high wear-resistance with reduced material weight.’ The cost of the new nanostructured materials is expected to be no more than US$2 per kg, which compares favourably with the current cost of making nanocrystals of about US$200 per kg.

该发现代表了一种更便宜的方式来生产具有与使用传统方法制造纳米结构材料制备的类似性质的纳米晶体的方式。亚博网站下载

纳米结构芯片的应用

Purdue研究人员，其结果出现在2002年10月的材料研究期刊上，设想了这一过程的两个重要途径。亚博网站下载'纳米结构芯片将使纳米晶体颗粒（粉末）的大规模生产，可使用常规粉末冶金，形成或金属注塑方法加工成组分，'Chandrasekar说。或者，他认为芯片或衍生的粉末可以作为金属和聚合物基质的连续或不连续的增强，从而产生新型的先进复合材料。亚博网站下载“可能的部件应用包括齿轮，柴油燃料系统，轴承，装甲和装甲渗透器”，Chandrasekar说。纳米晶体的其他潜在用途包括用于跑道和道路浮出的混凝土的增强件。

纳米晶体是如何形成的

纳米晶体的形成是在生产过程中引入的非常大的塑性变形的结果。传统上，使用诸如轧制，绘图，等沟道角挤出（ECAE）或高压扭转断裂的过程施加大规模变形。通过这种新方法，切削刀具引起的非常菌株在直径下产生约100nm的纳米晶体。剪切菌株在2-10的范围内，应变率最多10^6.每秒，剪切平面温度高达0.7吨_m是加工的常见功能。'在我们的研究中，我们知道在那里有介绍钱德拉塞卡说。剪切应变长度、应变速率和剪切平面温度都影响芯片的微观结构，但到底影响到什么还需要了解，这是研究团队目前正在进行的工作的主题。

亚博网站下载材料适宜性和优化过程

“这是一个非常重要的优势之一是你可以用几乎任何材料来做，”康普顿说。‘You can make nanocrystals of steels, tungsten, titanium alloys and nickel alloys.’ So far the engineers have measured increased hardness in nanocrystals of copper, tool steel, stainless steel, high strength alloys and iron, which have shown to be 100%, 200% and even as much as 300% harder than the same material in bulk form, with grain sizes in the range of 100-300 nm. Table 1 gives a summary of the hardness values measured for the chips and the bulk samples. However, the machining process parameters do have an important influence on the microstructure, i.e. grain size of the chip. ‘While this fact has been established, optimisation of the machining parameters to achieve the ‘perfect’ nanocrystalline chip has not yet been done,’ says Chandrasekar.

表1。切屑和大块样品的硬度和晶粒尺寸。

未来的工作

研究人员了解，需要进一步的研究，目前正在分析更多材料以确定该过程的商业可行性。亚博网站下载正在探索许多商业机会，“揭示了ChandraseKar”，特别是在离散产品部门 - 地面运输和航空航天行业。“此外，热处理对纳米结构粗化的影响正在研究与其他感兴趣区域，即纳米结构形成的机制和纳米结构特征的优化。

总结

在工业加工作业中产生的大量芯片，目前被重新熔化或作为废料处理，很可能都是由超细颗粒结构组成的。这种工艺为金属加工业提供了一种极低成本的纳米结构金属和合金来源，以及重用这一点高价值产品中的芯片。

资料来源：材料世亚博网站下载界，第10卷，不。12，PP。30-31，2002年12月。

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