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1納米技術(shù)概念

納米科學(xué)技術(shù)指的是在一定的尺度空間內(nèi)（通常是0．1nm～100nm），觀測(cè)分子、原子、電子3者的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而揭示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的學(xué)科。納米科學(xué)技術(shù)的研究目的，是人類(lèi)希望通過(guò)掌握分子、原子、電子等微粒的特性，能按照自己的意志操縱他們，結(jié)合計(jì)算機(jī)、微電子、核分析和掃描隧道顯微鏡等現(xiàn)代科技，從而制造出新的產(chǎn)品并運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域，并派生出一系列的新學(xué)科新技術(shù)，如納米機(jī)械學(xué)、納米材料學(xué)、納米電子學(xué)等等。

2納米技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用

2．1在焊接材料中的應(yīng)用

2．1．1在焊絲涂層中的應(yīng)用。為了讓焊絲暴露在空氣環(huán)境下不至于生銹氧化，人們往往會(huì)對(duì)焊絲表面進(jìn)行一些處理，如最常見(jiàn)的就是在焊絲表面鍍上一層銅粉，用以保護(hù)焊絲和延長(zhǎng)焊絲的使用壽命。但這樣做的副作用卻是使表面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。隨著科技的發(fā)展，對(duì)原材料的強(qiáng)度提出了越來(lái)越高的要求，而焊縫中的Cu元素對(duì)焊縫強(qiáng)度無(wú)益，反而被指會(huì)削弱焊縫的性能和材料強(qiáng)度。因此，在現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用中，高強(qiáng)度鋼焊絲則不再鍍銅，而這樣就對(duì)焊絲材料的表面處理工藝提出了新的要求，需要運(yùn)用一種新的材料去做焊絲涂層。而近來(lái)，國(guó)內(nèi)著名學(xué)府天津大學(xué)，就運(yùn)用了納米技術(shù)和現(xiàn)代金屬表面工程技術(shù)相結(jié)合的方法，采用特殊工藝對(duì)焊絲表面進(jìn)行了處理，形成了一層非常薄的保護(hù)膜，從根本上解決了焊絲制造業(yè)傳統(tǒng)鍍銅防銹帶來(lái)的問(wèn)題，對(duì)焊絲保護(hù)起到了非常好的作用。

2．1．2在焊條藥皮中添加納米材料。在焊接工藝?yán)铮笚l藥皮的制造是至關(guān)重要的一環(huán)，它擔(dān)負(fù)著造渣、穩(wěn)弧、脫氧、造氣等多重使命，更要向焊縫過(guò)渡合金元素。為了保證焊條有良好的性能和精良的制作工藝，通常要在藥皮中要加入共計(jì)十多種材料糅合而成各種組成物?，F(xiàn)今在制作原料中加入納米材料，而納米材料本身有著較強(qiáng)的體積效應(yīng)和表面效應(yīng)，能使熔滴和焊條藥皮的接觸面積大大增大，并使相互的化學(xué)反應(yīng)速度加快，在焊接冶金等反應(yīng)過(guò)程中，有助于反應(yīng)過(guò)渡有益合金元素，同時(shí)減少雜質(zhì)。同時(shí)，在焊縫的制作過(guò)程中添加納米材料元素過(guò)渡到焊縫，可以使得焊縫中的有益元素分布發(fā)生改變，通過(guò)對(duì)焊縫內(nèi)部組織的調(diào)整，從而使其性能更加優(yōu)異。

2．1．3在焊劑制造中的應(yīng)用。由于用燒結(jié)焊劑在燒結(jié)過(guò)程溫度要求不高，且會(huì)使合金元素?fù)p耗較少，最重要的是燒結(jié)焊劑的成分簡(jiǎn)單比較容易控制，因此，和傳統(tǒng)的熔煉焊劑相比，前者正代替后者成為焊接時(shí)的必備工具。但燒結(jié)焊劑的使用仍要耗費(fèi)很多的能源，因?yàn)槠錈Y(jié)溫度一般在400℃～1000℃之間，并且，焊劑中重要的組成部分，如碳酸鋰達(dá)到了一定高溫的條件下，會(huì)產(chǎn)生化學(xué)分解，使該焊劑性能減弱乃至失靈。與此不同，納米材料各組成物，得益于納米材料充足的活性，在燒結(jié)過(guò)程中用時(shí)更短，能耗更低，在低溫情況下也可以燒結(jié)而不至于產(chǎn)生材料分解現(xiàn)象。

2．2在焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2．2．1改善接頭組織不均勻性。不同焊接接頭的性能差異，主要是由于熱影響區(qū)、焊縫之間的微粒組織不均勻性引起的，解決方法通常是表面納米化處理，這樣就可以使內(nèi)部組織均勻，使接頭表面晶粒大小基本一致。通過(guò)高能?chē)娡杓{米化技術(shù)的處理，表層原始組織的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，有截然不同的3個(gè)區(qū)域形成了等軸狀納米晶的形狀，且微粒之間尺寸均勻。

2．2．2提高焊接接頭的抗磨損性能，延長(zhǎng)工件使用壽命。在焊接接頭的表面，經(jīng)納米化處理的比不經(jīng)納米化處理的對(duì)比件材料硬度更大，晶粒更小。因此，經(jīng)納米化處理的工件更為耐磨，實(shí)際使用壽命更長(zhǎng)。

2．2．3提高焊接接頭疲勞壽命。運(yùn)用納米化處理，如超聲速微粒轟擊等表面機(jī)械加工處理，可以轉(zhuǎn)化接頭工件表層的殘余拉伸應(yīng)力，使之變?yōu)闅堄鄩簯?yīng)力，這樣相比起未經(jīng)該方法加工的工件裂紋發(fā)生率會(huì)減少，焊接接頭的疲勞壽命得到延長(zhǎng)。

2．2．4改善接頭抗應(yīng)力腐蝕性能。接頭工件本身所具有的殘余拉應(yīng)力，會(huì)使接頭更容易被腐蝕。但若經(jīng)過(guò)米化處理，即會(huì)使晶粒比以前更細(xì)小，加之所產(chǎn)生的壓應(yīng)力協(xié)同作用，將會(huì)使接頭抗腐蝕能力更強(qiáng)。但必須看到，當(dāng)壓應(yīng)力超過(guò)一定限度，比如超過(guò)接頭材料本身的屈服強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生不良后果，如發(fā)生塑性變形，進(jìn)而在表層一些硬度較高的地方產(chǎn)生裂痕，這樣就會(huì)使材料的抗腐蝕應(yīng)力反而降低，應(yīng)該特別注意。

2．3難焊材料中的應(yīng)用原子的短程擴(kuò)散途徑和納米結(jié)構(gòu)也有關(guān)系，在納米材料中我們會(huì)看見(jiàn)有很多界面，因此，保證了該種材料擴(kuò)散時(shí)能保持較高的速度。相比于普通材料，納米材料熔點(diǎn)低，明顯更容易熔化，正因?yàn)檫@一點(diǎn)，一些在高溫形成的穩(wěn)定或介穩(wěn)相可以存在于低溫環(huán)境，也可以降低高熔點(diǎn)材料燒結(jié)溫度。

2．4其他方面的應(yīng)用納米技術(shù)和材料在很多方面和領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛，如納米材料應(yīng)用在元器件的制造上，能提高芯片的集成程度，使電子元件更小更便攜；納米材料應(yīng)用在焊接設(shè)備，能使設(shè)備體積更小，容量更大；相比起其他材料，采用納米材料加工而成的傳感器，比普通傳感器更加靈敏，精度更高更精密，能準(zhǔn)確控制焊接參數(shù)，使焊接產(chǎn)品質(zhì)量更好；尤其是采用納米材料加工的導(dǎo)電嘴比普通導(dǎo)電嘴更耐磨，更耐腐蝕，被廣泛應(yīng)用在高強(qiáng)度焊絲的大電流焊接等眾多工序和領(lǐng)域。

3結(jié)束語(yǔ)

作為21世紀(jì)的科技“三大支柱”之一，納米材料和技術(shù)將越來(lái)越重視，在未來(lái)發(fā)揮出越來(lái)越大的作用，這已經(jīng)成為人們的共識(shí)。但納米材料和技術(shù)在焊接領(lǐng)域中的研究剛剛起步，有一些令人驚喜的發(fā)現(xiàn)，同時(shí)也有很多問(wèn)題需要探究。隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，焊接技術(shù)人員將會(huì)更多地投入焊接納米材料相關(guān)領(lǐng)域的研究，現(xiàn)在面臨的問(wèn)題將會(huì)逐步被解決，并開(kāi)拓出新的產(chǎn)品和研究方向，使焊接技術(shù)水平大大提高，實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

作者：曹慧劉寶良單位：內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院內(nèi)蒙古人大辦公廳