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旋转加速喷丸表面纳米化工业纯铝和纯铜的制备工艺与性能研究的中期报告
此文仅是一份中期报告，仅涉及部分研究结果及工艺探讨。全文将在项目结束后进行撰写。
一、研究背景
纳米材料在工业和科研领域备受关注，其独特的物理和化学性质赋予了其广泛的应用前景。因此，纳米化是材料制备和改性的热点领域之一。喷丸是一种广泛应用的表面处理方法，可改善材料表面的质量和性能。在喷丸过程中，喷射介质对材料表面的冲击作用可产生高强度的塑性变形和局部熔化。而通过将其与旋转装置组合，可实现对材料表面的同轴度修整和均匀化。因此，将旋转加速喷丸技术与纳米材料相结合，有望实现对材料表面的纳米化改性。本研究以工业纯铝和纯铜为对象，通过旋转加速喷丸处理，制备纳米化表面，并探讨其改性效果和机理。
二、研究过程
1.实验流程
（1）样品准备：以工业纯铝和纯铜为原料，制备为直径为20mm、厚度为5mm的圆片。
（2）喷丸处理：在旋转加速喷丸机中采用热喷射方式，选择压力为0.4MPa、温度为100℃、流量为3L/min的沙子喷丸介质，对样品表面进行处理。旋转速度为500r/min，加速度为120m/s²，处理时间为10min。
（3）表面形貌和相结构分析：采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对处理前后样品的表面形貌和结构进行观察和分析。
（4）表面性能测试：选取处理前后的样品进行表面硬度和耐磨性测试。
2.实验结果
（1）表面形貌和结构分析
经过旋转加速喷丸处理后，材料表面出现了明显的变形和熔化现象，形成了稳定的纳米化表面结构。
SEM表明，处理后的样品表面出现了不规则形状、坑凹和裂纹等特征。这些特征使得材料表面得到了纳米化，表面积增大，粗糙度变小，有利于表面区域吸附和反应速率的提高。
XRD结果表明，处理后的样品表面相比处理前有了明显的变化。铜在材料表面发生了变异，而铝的晶格结构也发生了变化。这表明处理后材料表面结构有了新的晶体取向/构型，表明喷丸能改变材料的晶体结构和组织，有利于其表面性能的提高。
（2）表面性能测试
表面硬度和耐磨性是表面性能的重要指标。在处理前后样品硬度和抗磨损性能的测试中，处理后的样品比处理前表现出更高的硬度和耐磨性，表明表面纳米化处理能够改善材料的表面性能。
三、结论
本研究采用旋转加速喷丸技术对工业纯铝和纯铜进行表面纳米化处理，并通过表面形貌、相结构和性能测试探讨了处理效果。结果表明，旋转加速喷丸处理可以改变材料的晶体结构和组织，使其表面得到纳米化改善，并提高材料的表面硬度和耐磨性能。这对于提高工业生产过程中的材料质量、降低生产成本、延长材料使用寿命具有重要意义。