作為聲望的象征、精美的首飾或?qū)?jīng)濟不確定性的投資，黃金一直是消費市場上備受追捧的貴金屬。
黃金有著耐腐蝕，不易刺激皮膚的優(yōu)點。最重要的是，它的高延展性能成就個人裝飾品、新婚夫婦或新生兒的禮物多樣化的設計。
然而，純金的極強延展性和柔軟性卻某程度上使在首飾應用中變得非常困難。此外，保持純金制成的首飾表面質(zhì)量的耐用性始終是用家需要面對的難題。在純金中添加其他金屬成為合金是其中一個有效增加金屬的韌性和硬度的方法。雖然幾乎任何金屬都可以與純金合金化（熔化），但只有少部分金屬不會顯著改變顏色或使金屬變脆。此外，根據(jù)首飾工業(yè)的標準，合金元素的添加百分比會影響黃金的克拉數(shù)，從而影響相應的價值。因此，僅用合金化工藝來提高金硬度的解決方案近年一直處于瓶頸的位置。
表面機械研磨處理（SMAT）是近年來開發(fā) 的一種用于增強合金機械性能的工藝。該工 藝主要是指通過驅(qū)動許多小球沖擊樣品表 面，使樣品表面形成一層納米晶，同時細化 樣品的亞表面晶粒，從而提高合金表面的硬 度和耐磨損性能。該技術(shù)已成功應用于實現(xiàn) 多種材料的表面納米化，包括純鐵，純鈦， 純銅，純鈷，鋁合金、不銹鋼和純金等。對 于純度為 99.99% 的黃金，其表面硬度成功 提高了 243%。研究結(jié)果表明，通過 SMAT 技術(shù)使合金表面形成一層納米晶可以顯著 提高合金表面的機械性能。此外，在實施 SMAT 工藝的過程中，合金的化學成分并不 會改變，而且該工藝簡單靈活，成本低廉， 在工業(yè)生產(chǎn)中有廣闊的應用前景。
另外，我們采用了通過輕微添加其他金屬元 素（如 Ti 或 Cr）并結(jié)合 SMAT 技術(shù)獲得的 微合金硬化過程來進一步提高合金表面硬度 和耐磨性。所獲得的金微合金的表面硬度從 28 HV 提高五倍至 150 HV，硬化厚度可超過 數(shù)百微米。同時，我們也成功研究了金微合 金的機械行為、分級納米結(jié)構(gòu)與微合金成份 之間的關系（圖一）。這項工作的成果為生 產(chǎn)具有高強度和高延展性的微合金化貴金屬 （如黃金）找到了一種新穎、環(huán)保且有效的 方法，可應于首飾行業(yè)。
圖 1 表面機械研磨處理對 24K、22K、18K 黃金表面硬度 的影響。
出版
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3. Yang, HK, Cao, K, Han, Y, Wen, M, Guo, JM, Tan, ZL, Lu, J& Lu, Y 2019, 'The combined effects of grain and sample sizes on the mechanical properties and fracture modes of gold microwires', Journal of Materials Science and Technology, vol. 35, no. 1, pp. 76-83.
4. Sun, L, He, X & Lu, J 2018, 'Nanotwinned and hierarchical nanotwinned metals: A review of experimental, computational and theoretical efforts', npj Computational Materials, vol. 4, 6.