第一部分 块体纳米金属与合金的加工 3
1大塑性变形制备块体纳米金属与合金 3
1.1 引言 3
1.2 大塑性变形加工原理 4
1.3 大塑性变形用于有效晶粒细化的发展趋势 8
1.4 大塑性变形加工提高性能 22
1.5 块体纳米材料创新潜力 33
1.6 结论 34
1.7 参考文献 35
2累积叠轧焊制备块体纳米金属与合金 40
2.1 引言 40
2.2 累积叠轧焊的原理 41
2.3 加工细节 42
2.4 加工过程中的微观组织变化 45
2.5 累积叠轧焊制备块体金属的力学性能 53
2.6 结论 57
2.7 参考文献 57
3机械研磨制备块体纳米晶金属与合金 59
3.1 引言 59
3.2 机械研磨 60
3.3 机械研磨中纳米晶相的形成 62
3.4 纳米晶粉末的固结 75
3.5 结论与展望 80
3.6 致谢 81
3.7 参考文献 82
4固态反应法处理纳米晶钢 85
4.1 引言 85
4.2 钢中的细晶粒结构 86
4.3 相变理论：从微观到纳观，一种设计先进钢的强大工具 89
4.4 纳米晶贝氏体钢：一种极端材料 93
4.5 低温贝氏体反应的加速 98
4.6 纳米晶贝氏体钢的原子尺度表征 98
4.7 纳米晶贝氏体钢的力学性能 107
4.8 结论与展望 113
4.9 延伸阅读 114
4.10 致谢 114
4.11 参考文献 114
5电沉积法处理块体纳米晶金属与合金 118
5.1 引言 118
5.2 电沉积法 119
5.3 电沉积法制备纳米晶金属与合金的实例 128
5.4 纳米晶电沉积物的力学性能 136
5.5 纳米晶电沉积物的腐蚀性能 141
5.6 纳米晶电沉积物的其他性能 143
5.7 应用 145
5.8 致谢 146
5.9 参考文献 146
6非晶相制备块体纳米晶与纳米复合材料 152
6.1 引言 152
6.2 块体金属玻璃合金的形成 153
6.3 通过变形或熔铸玻璃相晶化形成纳米结构 159
6.4 纳米准晶体的形成 165
6.5 纳米复合材料的力学性能 167
6.6 纳米复合材料的磁学性能 169
6.7 结论 172
6.8 参考文献 173
7大塑性变形和机械加工制备纳米合金 178
7.1 引言 178
7.2 机械加工中大塑性变形的原理 179
7.3 微观组织细化的研究 189
7.4 具有超细晶微观组织的块体 196
7.5 纳米颗粒 200
7.6 表面纳米结构化 205
7.7 结论 207
7.8 致谢 207
7.9 参考文献 208
第二部分 微观结构 213
8含有孪晶的纳米晶纯金属的变形组织 213
8.1 引言 213
8.2 纳米晶金属的典型缺陷结构 214
8.3 纳米晶金属中不存在的典型缺陷结构 221
8.4 纳米晶金属的新型缺陷结构 224
8.5 原始微观组织对变形组织的影响 230
8.6 发展趋势 236
8.7 致谢 239
8.8 参考文献 239
9等通道转角挤压制备纳米低碳钢微观组织和力学性能 243
9.1 引言 243
9.2 低碳钢的微观组织演变 244
9.3 纳米低碳钢的力学性能 261
9.4 晶粒细化与微观组织改性提高拉伸性能 268
9.5 连续剪切拉拔：一种新的加工方法 270
9.6 结论 272
9.7 参考文献 272
10塑性变形制备纳米金属的微观组织特征与性能 276
10.1 引言 276
10.2 微观组织特征 277
10.3 退火硬化与形变软化 286
10.4 微观组织与力学性能优化 289
10.5 结论 290
10.6 致谢 294
10.7 参考文献 294
第三部分 力学性能 299
11纳米晶金属的强化机制 299
11.1 引言 299
11.2 多晶体的变形，Hall-Petch强化模型，典型的强度与硬度数据 300
11.3 Hall-Petch失效：模型的细晶尺寸极限 303
11.4 Hall-Petch失效：缺陷材料的重要性 304
11.5 极细晶粒尺寸下的变形机制 307
11.6 第二相颗粒引起的强化 314
11.7 其他因素引起的强化：溶质、有序化、孪晶晶界 319
11.8 大塑性变形制备具有超细微观组织材料的变形机制 320
11.9 结论与展望 324
11.10 参考文献 325
12纳米晶金属中的弹性与塑性变形 329
12.1 引言 329
12.2 纳米晶金属中的弹性应变 330
12.3 纳米晶金属中的塑性变形 337
12.4 结论与展望 365
12.5 延伸阅读与建议 367
12.6 致谢 367
12.7 参考文献 367
13多尺度金属材料的力学性能 375
13.1 引言 375
13.2 多尺度金属材料的力学性能 383
13.3 多尺度金属材料的变形与断裂机制 405
13.4 发展趋势 425
13.5 结论 425
13.6 致谢 426
13.7 参考文献 426
14纳米晶金属材料的延性增强与机制 430
14.1 引言 430
14.2 材料的拉伸延性 431
14.3 粗晶金属多晶体、超细晶金属和中等晶粒尺寸纳米晶金属的塑性流变机制 435
14.4 细晶粒尺寸纳米晶金属的塑性流变机制 436
14.5 纳米晶金属材料的裂纹成核与长大特征 440
14.6 晶粒尺寸分布窄、无伪影的纳米晶金属的延性增强 444
14.7 孪晶变形与生长孪晶引起的纳米晶金属的延性增强 446
14.8 应变速率硬化引起的纳米晶金属的延性增强 448
14.9 具有双峰结构的单相纳米晶金属的延性增强 449
14.10 含有第二相纳米颗粒、树枝状夹杂物和碳纳米管的纳米晶金属复合材料的延性增强 451
14.11 结论与展望 452
14.12 延伸阅读与建议 454
14.13 致谢 455
14.14 参考文献 455
15分子动力学计算机模拟纳米金属的力学行为 459
15.1 引言 459
15.2 分子动力学模拟纳米晶金属的晶界结构与性能 461
15.3 纳米晶粒的变形机制 465
15.4 纳米金属的晶粒长大与微观组织演变 472
15.5 结论 476
15.6 致谢 477
15.7 参考文献 477
16纳米金属的表面变形与力学行为 481
16.1 引言 481
16.2 表面大塑性变形的力学行为 482
16.3 表面大塑性变形诱导的微观组织与应力状态变化 484
16.4 具有纳米晶表面与硬化层金属的拉伸性能 493
16.5 具有纳米晶表面与硬化层金属的抗疲劳性能 499
16.6 具有纳米晶表面与硬化层金属的耐磨性能 501
16.7 结论 502
16.8 致谢 504
16.9 参考文献 504
17纳米金属的疲劳性能 507
17.1 概况 507
17.2 纳米模具材料的疲劳性能与疲劳寿命 509
17.3 轻金属合金 517
17.4 纳米钢的疲劳性能与寿命 532
17.5 疲劳寿命与循环变形性能的优化 534
17.6 参考文献 537
18纳米晶金属与合金的超塑性变形 542
18.1 引言 542
18.2 理论预测 543
18.3 纳米金属与合金的超塑性 546
18.4 纳米晶材料的超塑性 568
18.5 变形机制 578
18.6 结论 587
18.7 致谢 590
18.8 参考文献 590
19纳米金属与合金的蠕变与高温变形 594
19.1 引言 594
19.2 细晶纯金属与温度有关的变形 595
19.3 纳米金属的蠕变与高温变形 601
19.4 变形机制与模拟 603
19.5 结论 609
19.6 参考文献 610
第四部分 应用 615
20纳米金属与金属基涂层的热喷涂与冷喷涂技术 615
20.1 引言 615
20.2 纳米金属基原料 616
20.3 热喷涂技术 617
20.4 WC-Co纳米涂层的热喷涂技术 620
20.5 n-AT纳米涂层的热喷涂技术 621
20.6 TiO2纳米涂层的热喷涂技术 622
20.7 MCrAlY和NiCrAlY纳米涂层的热喷涂技术 627
20.8 冷喷涂技术 644
20.9 冷喷涂材料的特点 647
20.10 WC-Co冷喷涂技术 648
20.11 非低温研磨n-WERKZA A 5083的冷喷涂技术 651
20.12 发展趋势 657
20.13 延伸阅读与建议 658
20.14 致谢 658
20.15 参考文献 658
21纳米涂层的商业与工业应用 663
21.1 引言 663
21.2 纳米金属与合金概述 664
21.3 纳米材料的商业化 666
21.4 当前和新兴的应用 669
21.5 结论 683
21.6 参考文献 684
22纳米钢板在汽车车身结构中的应用 687
22.1 引言 687
22.2 汽车车身结构对纳米钢板的潜在需求 688
22.3 纳米低碳钢板制造 689
22.4 提高纳米钢板延伸率 699
22.5 纳米钢板的耐撞性 706
22.6 结论 711
22.7 参考文献 712
22.8 附录 713
23纳米钢线材、棒材和带材的生产工艺 715
23.1 引言 715
23.2 纳米钢棒材的生产工艺与性能 716
23.3 纳米钢线材的生产工艺与性能 722
23.4 纳米钢带材的生产工艺与性能 725
23.5 纳米钢的应用及特点 731
23.6 发展趋势 743
23.7 致谢 745
23.8 参考文献 745
24超快冷却与短间隔多道次热轧制备纳米C-Mn钢薄板 747
24.1 引言 747
24.2 超快速直接冷却和短间隔多道次热轧（UDCSMR）的概念与实验型热轧机 749
24.3 用UDCSMR生产纳米C-Mn钢薄板 752
24.4 晶粒细化机制 757
24.5 变形特点 765
24.6 焊接及其在几种原型样件中的应用 773
24.7 结论 784
24.8 参考文献 784
索引 787