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中文摘要：
强烈塑性变形不仅可以细化晶粒，而且可以促进低温下溶质原子的扩散，实现快速非平衡合金化过程。本项目拟采用表面机械研磨技术，以纯Fe、Cu和Mg为基体，选用Ni、Al及Ni3Al粉体，构成不同体系（韧性-韧性、韧性-脆性及脆性-脆性），通过"高应变速率冲击+纳米化+同步扩散"制备微纳米复合结构的合金层。研究与应变有关的组织演变过程，借助Miedema半经验热力学理论计算模型，结合表面机械研磨的具体情况进行修正，计算表面合金层呈有序金属间化合物、固溶体等的形成自由能；弄清强烈塑性变形过程中与扩散有关的动力学过程，包括晶体缺陷对扩散动力学的影响，过渡区结构及其对溶质扩散行为的影响。探索一种新的表面改性方法，这种方法可以在金属材料表面原位生成合金化层，为合成新型材料提供一种新的途径，研究结果不仅会丰富和发展合金扩散理论，而且具有重要的工程实用价值。
英文摘要：
surface mechanical attrition；in situ；diffusion；；
结论摘要：
在表面机械研磨过程中，弹丸冲击金属表面，在高应变速率、重复变形作用下，可在金属表面制备一定厚度的纳米晶层，表层存在高体积分数的非平衡晶界、高密度位错、空位等大量的晶体缺陷，为元素的快速扩散提供理想通道。基于此，本项目采用表面机械研磨技术作辅助，选择纯Fe、Cu和Mg为基体，将弹丸分别包埋在Ni、Al及Ni3Al粉末中，构成不同体系（韧性-韧性、韧性-脆性及脆性-脆性），通过“高应变速率冲击+纳米化+同步扩散”制备微纳米复合结构的合金层。研究结果表明，在不同基体表层都形成了一定厚度的合金层。合金层的形成机制为表面纳米化+同步扩散传质”，即在晶粒细化、晶界和各种缺陷(空位、位错)增多的同时，进行元素的扩散。在SMAT过程中，高体积分数的晶界和缺陷为元素的短路扩散提供通道，高能撞击不断出现新的界面，加快了渗剂与基体的焊合和扩散，材料吸收撞击能量，高的应变能降低了体系的反应激活能和原子迁移能垒，弹丸碰撞产热和反应热，使材料表面温度升高，加快了原子的扩散，促进了新相的形成。通过热力学和动力学计算结果表明，SMAT过程降低了元素的扩散激活能，扩散系数提高。这种方法可以在金属材料表面原位生成合金化层，为合成新型材料提供了一种新的途径，研究结果不仅会丰富和发展合金扩散理论，而且具有重要的工程实用价值。
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