作為聲望的象徵、精美的首飾或對經濟不確 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 持純金製成的首飾表面質量的耐用性始終是 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 首飾工業的標準，合金元素的添加百分比會 影響黃金的克拉數，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 方案近年一直處於瓶頸的位置。

表面機械研磨處理（SMAT）是近年來開發 的一種用於增強合金機械性能的工藝。該工 藝主要是指通過驅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。該技術已成功應用於實現 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 於純度為 99.99% 的黃金，其表面硬度成功 提高了 243%。研究結果表明，通過 SMAT 技術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，合金的化學成分並不 會改變，而且該工藝簡單靈活，成本低廉， 在工業生產中有廣闊的應用前景。

另外，我們採用了通過輕微添加其他金屬元 素（如 Ti 或 Cr）並結合 SMAT 技術獲得的 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、分級納米結構與微合金成份 之間的關係（圖一）。這項工作的成果為生 產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、環保且有效的 方法，可應於首飾行業。

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

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.