表面纳米化通过改变材料表面组织和结构，使得材料的表面性能以致整个材料的综合性能获得显著的提高。
1）表面纳米化技术可在材料表面形成表面纳米层，从而提高表面的硬度和强度，同时材料内部保存粗晶的良好塑性，使得材料的综合力学性能显著提高。根据文献报道，低碳钢表面纳米化后其最表层的显微硬度比心部基体硬度提高了 3 倍左右。316L不锈钢表面纳米化后屈服强度由 280 MPa 提高到550 MPa，极限拉伸应力大约提高了13%。2）表面纳米化使材料表面的硬度显著增大，是心部基体硬度的几倍。硬度的提高有助于增强材料的摩擦磨损性能，并能有效地抑制表面裂纹的产生，同时心部的粗晶组织又会阻止裂纹的扩展，从而提高材料的抗疲劳性能。据报道， GCr15 钢表面纳米化处理后的材料抗磨损性能提高了1 倍，并且磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损。316L不锈钢板表面纳米化处理后钢板疲劳寿命是原始钢板的1.15～1.60倍。
3）表面纳米化后的材料表面会产生很多结构缺陷，成为原子的快速扩散通道，能够有效的提高材料表面渗碳、氮及渗金属过程的速度和渗层的质量。
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