吴嘉楠， 张 柯， 刘 平， 陈小红

（上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093）

铜是人类最早开始使用的金属之一，同时也是人类使用量最多的有色金属之一。在许多领域，如航空航天，电子电气等领域，铜都有着十分广泛的应用。原因是铜具有很多优异的性能，如良好的导电性、导热性、塑性等。虽然铜具有很多优异的性能，但是在力学性能上也有一些缺陷，如强度有限[1]。1981 年，德国科学家Gleiter 首先提出了纳米晶体材料的概念[2]。纳米材料，即指由粒径小于100 nm 的基本单元组成的材料[3]。纳米材料因为其晶粒细小而具有很多优异的使用性质，如电化学性质[4]、光催化效应[5]、表面界面效应[6]等。

近些年来，科学家们在开发高强度兼具高塑性的材料上取得了很大的成就[7]。一些学者提出了表面纳米化的方法来处理纯铜材料。通过这种技术可以得到一种具有梯度结构的纳米材料，能在不改变材料成分以及不牺牲其塑性的情况下，有效地解决了纯铜在力学性能上的一些缺陷。这种强度-塑性“倒置”关系已成为材料发展的一个重要瓶颈问题，而梯度纳米结构正为解决这一难题提供了新的途径。

孙乐乐[8]研究发现，具有梯度纳米结构表层的铜及铜合金样品表现出的强度和塑性与粗晶塑性变形样品的截然不同。在相同强度下，梯度纳米结构样品的拉伸均匀伸长率是粗晶变形样品的数倍。而梯度纳米结构材料是指表面至内部晶粒尺寸呈梯度变化的材料[9]。表面梯度纳米化技术所制得的梯度纳米结构材料具有其独特的优势：表面纳米化技术得到的材料在其强度明显地提高的同时，其塑韧性不受影响；……