作为声望的象征、精美的首饰或对经济不确定性的投资，黄金一直是消费市场上备受追捧的贵金属。

黄金有着耐腐蚀，不易刺激皮肤的优点。最重要的是，它的高延展性能成就个人装饰品、新婚夫妇或新生儿的礼物多样化的设计。

然而，纯金的极强延展性和柔软性却某程度上使在首饰应用中变得非常困难。此外，保持纯金制成的首饰表面质量的耐用性始终是用家需要面对的难题。在纯金中添加其他金属成为合金是其中一个有效增加金属的韧性和硬度的方法。虽然几乎任何金属都可以与纯金合金化（熔化），但只有少部分金属不会显著改变颜色或使金属变脆。此外，根据首饰工业的标准，合金元素的添加百分比会影响黄金的克拉数，从而影响相应的价值。因此，仅用合金化工艺来提高金硬度的解决方案近年一直处于瓶颈的位置。

表面机械研磨处理（SMAT）是近年来开发 的一种用于增强合金机械性能的工艺。该工 艺主要是指通过驱动许多小球冲击样品表 面，使样品表面形成一层纳米晶，同时细化 样品的亚表面晶粒，从而提高合金表面的硬 度和耐磨损性能。该技术已成功应用于实现 多种材料的表面纳米化，包括纯铁，纯钛， 纯铜，纯钴，铝合金、不锈钢和纯金等。对 于纯度为 99.99% 的黄金，其表面硬度成功 提高了 243%。研究结果表明，通过 SMAT 技术使合金表面形成一层纳米晶可以显著 提高合金表面的机械性能。此外，在实施 SMAT 工艺的过程中，合金的化学成分并不 会改变，而且该工艺简单灵活，成本低廉， 在工业生产中有广阔的应用前景。

另外，我们采用了通过轻微添加其他金属元 素（如 Ti 或 Cr）并结合 SMAT 技术获得的 微合金硬化过程来进一步提高合金表面硬度 和耐磨性。所获得的金微合金的表面硬度从 28 HV 提高五倍至 150 HV，硬化厚度可超过 数百微米。同时，我们也成功研究了金微合 金的机械行为、分级纳米结构与微合金成份 之间的关系（图一）。这项工作的成果为生 产具有高强度和高延展性的微合金化贵金属 （如黄金）找到了一种新颖、环保且有效的 方法，可应于首饰行业。

图 1 表面机械研磨处理对 24K、22K、18K 黄金表面硬度 的影响。

出版

1. Li, X, Yang, H, Meng, F, Lu, J & Lu, Y 2019, 'Grain-size insensitive work-hardening behavior of Ag microwires', Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing, vol. 759, pp. 655-660.

2. Yang, H, Cao, K, Zhao, X, Liu, W, Lu, J & Lu, Y 2019, 'Brittle-to-ductile transition of Au2Al and AuAl2 intermetallic compounds in wire bonding', Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 30, no. 1, pp. 862-866.

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.