论纳米加工技术.docVIP

无锡太湖学院

《特种加工》

论文题目：论纳米加工技术

所属院系：机电系

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摘要 1

正文 1

一、纳米技术 1

二、纳米加工技术运用 1

三、纳米技术机械加工 8

四、纳米磁性液体用于旋转轴的动态密封 9

五、对纳米加工技术的展望 10

参考文献 12

纳米加工技术

摘要：对纳米加工技术的定义、特点和流程等相关课题进行了深入研究。其中包括纳米粒子和纳米溶液的根本概念以及纳米加工技术的特色和优势。纳米技术的研发对于科技开展是一重大突破,现已应用于社会各领域,在机械工程中的纳米技术运用更是成为其核心。其表现在很多多方面,本文试图从实例出开展现纳米技术在这一领域的运用,同时得出对于传统机械工程的改变。

关键词：纳米加工技术；纳米粒子；纳米材料；应用；机械

纳米技术

纳米技术是20世纪80年代末诞生且正在崛起的新技术，主要是在0.1-100nm尺度范围内，研究物质组成的体系中电子、原子和分子运动规律与相互作用，其研究目的是按人的意志直接操纵电子、原子或分子，研制出人们所希望的、具有特定功能的材料和制品。纳米科技将成为21世纪科学技术开展的主流，它不仅是信息技术、生物技术等新兴领域开展的推动力，而且因其具有独特的物理、化学、生物特性为涂料等领域的开展提供了新的机遇。

传统的轴承体积较大,摩擦力也只能靠润滑来减少,但仍不可防止。美国科学家研制的这种几乎没有摩擦的微型纳米轴承主要有两个特点:第一是微型,他的直径只有一根头发的万分之一,应用在机电系统的微型轴承更是只有1nm,是微型机械的千分之一大小。第二是极小的摩擦力。假设轴承体积小,那么套在一起的管子之间的摩擦力便会暴露出微型轴承的弱点,摩擦力大时甚至无法使用。这种纳米轴承与通常制造的微型机械的轴承相比,摩擦力仅为其最小值的千分之一。

纳米材料主要由纳米晶粒和晶粒界面两局部组成，其晶粒中原子的长程有序排列和无序界面成分的组成后有大量的界面〔6×1025m3/10nm晶粒尺寸〕，晶界原子达15%～50%，且原子排列互不相同，界面周围的晶格原子结构互不相关，使得纳米材料成为介于晶态与非晶态之间的一种新的结构状态[1]。狭义上，纳米材料是指粒径在0.1-100nm范围内的或具有特殊物理化学性能的材料。广义上，纳米材料是指在三维空间中至少有一维长度在0.1-100nm范围内的或具有纳米结构的材料。按化学组成可分为:纳米金属、纳米晶体、纳米陶瓷、纳米玻璃、纳米高分子和纳米复合材料等。由于纳米材料具有外表效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁等性能，将其用于涂料中后，除了可以改性传统涂料外，更为重要的是可以制备各种功能涂料，如具有抗辐射、耐老化、抗菌杀菌、隐身等特殊功能的涂料。

二、纳米加工技术运用

合肥大学研制成功了纳米新型陶瓷刀具,这标志着利用纳米材料制作新型金属陶瓷刀具的问世。这项研究史载金属弹词中参加了纳米氧化钛从而细化品粒。因为对于品粒的细化可以增加材料的硬度和甚至断裂任性。同时,这种纳米技术的应用也大大优化了其力学性能,纳米材料参加到传统的金属陶瓷中对其力学性能来说是个很大的提供,刀具的寿命也提高到2倍以上。

纳米材料高度的弥散性和大量的界面为原子提供了短程扩散途径，导致了高扩散率，它对蠕变，超塑性有显著影响，并使有限固溶体的固溶性增强、烧结温度降低、化学活性增大、耐腐蚀性增强。因此纳米材料所表现的力、热、声、光、电磁等性质，往往不同于该物质在粗晶状态时表现出的性质。与传统晶体材料相比，纳米材料具有高强度——硬度、高扩散性、高塑性——韧性、低密度、低弹性模量、高电阻、高比热、高热膨胀系数、低热导率、强软磁性能。这些特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、分子筛、超微复合材料、催化剂、热交换材料、敏感元件、烧结助剂、润滑剂等领域。

高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳迷材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具