近年来，我国材料科学家提出了金属材料表面纳米化的新概念，即仅在材料的表面形成具有一定厚度的纳米结构层，而基体材料仍保持原始的粗晶结构和化学成分，即实现表面纳米化。由于材料失效大多发生在表面，而且材料的疲劳、腐蚀、磨损对材料的表面结构和性能极其敏感，所以材料表面结构和性能的优化能大大提高材料的整体性能。另一方面，在抑制裂纹起源方面，细小晶粒优于粗晶粒，反过来在抵抗裂纹扩展方面，粗晶优于细小晶粒。因此若能获得表面是细晶而心部是粗晶的材料，将大大提高材料的使用寿命。
表面纳米化技术还有以下一些独特之处：一、表面纳米化可以采用常规表面处理方法，或在常规表面处理方法的基础上作一定的改进即可实现，因此，在工业上具有很大的应用潜力；二、表面纳米化可以与化学处理相结合，从而大幅度提高材料的表面性能和降低成本，并有可能使常规方法难以实现的化学过程变得容易或可行；三、表面纳米化既适用于材料整体、又可用于材料局部表面改性，适用面广泛。
根据目前的研究，表面纳米化的实现主要通过以下方法：一、表面涂层/沉积纳米化。目前的许多用于表面涂层和沉积的技术都具有实现表面涂层/沉积纳米化的潜力，如溅射、电镀和电解沉积等，可以通过调节工艺参数，控制纳米结构表层厚度和纳米晶粒尺寸。用这种方法可在材料表层形成与基体化学成分相同或不同的纳米结构，纳米结构表层内纳米晶粒尺寸均匀，表层与基体之间存在明显界面。二、表面自生纳米化。指通过热、相变、重结晶或机械的方法处理材料的表面，导致材料表面粗晶细化至纳米量级，在材料的表面形成与基体化学成分相同的纳米结构表层，而材料整体的化学成分或相组成保持不变。其结构的主要特征是：随着距离处理表面深度的增加，表面层微观结构呈梯度变化，纳米材料表层与基体之间不存在明显界面。实现表面自生纳米化主要有两种方法，即表面机械处理和快速加热。
总之，表面纳米化是提高传统材料性能，延长其使用寿命的一条切实可行的途径，特别是表面自生纳米化，既不需要考虑纳米材料表层与基体间的结合问题，又可利用传统表面机械处理方法制备，因而更容易实现工业应用。
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