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铜是最常见的工程材料之一,因其具有良好的力学、电学等性能,被广泛应用于各个领域。但是,纯铜材料本身的硬度强度较差,在一些特殊领域很难被进一步利用。铜镍合金、铜铝合金具有很多优异的性质,但是由于其低温延展性、韧性较差,同时制备设备要求比较严格,也未能发挥出应有的作用。金属表面纳米化可以使金属的硬度强度大幅提升,因此最近几年在纯铜表面进行纳米化处理得到了广泛的关注。如果能在纯铜表面既得到合金层又得到纳米晶层,那么将大幅改善纯铜材料的性能,使其得到更加广泛的应用。表面机械研磨(SMAT)处理是利用弹丸撞击材料表面,使材料表面产生强烈塑性变形,使表层晶粒尺寸细化到纳米级。本文就利用这一原理对纯铜材料进行SMAT处理过程中添加不同粉体,利用弹丸将其带至材料表面。以期获得表面具有合金层的纯铜材料,找到一种新的金属表面改性的方法。本文对轧制纯铜板(>99.8wt%)进行了去应力退火处理后,打磨处理后,分别进行加镍粉、铝粉的SMAT处理120min和240min。将得到的试样用金相显微镜(OM)、X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对处理后样品的组织结构及物相组成进行分析。采用X射线能量色散谱分析方法(EDS)分析Ni、Al元素在不同层的分布与含量。利用维氏硬度测量仪对试样进行硬度测试；同时还对其进行了腐蚀性能的测试；最后利用摩擦磨损试验机对试样进行了摩擦磨损性能的测试,找出经过加镍粉、铝粉SMAT实验后材料的性能变化。实验结果如下：(1)纯铜在进行加入镍粉的SMAT处理后在表面会形成铜镍合金层,经过120min处理后厚度可以达到35μm左右,而240min处理后厚度可以达到55μm左右。铜镍合金层与基体之间的结合较好,EDS分析结果表明经过处理后的样品在合金层和铜变形层都出现了铜镍的互扩散。(2)纯铜在进行加入铝粉的SMAT处理后在表面会形成铜铝合金层,经过120min处理后厚度可以达到37μm左右,而240min处理后厚度同样为37μm左右。铜铝合金层与基体之间的结合较好,EDS分析结果同时表明了经过处理后的样品在合金层和铜变形层都出现了铜铝的反应扩散。(3)纯铜经过加镍粉SMAT处理240min和120min后,表面硬度分别为302HV和274HV,与基体相比提高了3倍和2.7倍。纯铜经过加铝粉SMAT处理240min和120min后,表面硬度分别为324HV和320HV,其与基体相比,大约都提高了3.3倍。因此,在纯铜表面纳米化同步形成合金层后,材料的硬度有了很大的提升。(4)纯铜经过加镍粉SMAT处理240min后,其试样在进行电化学极化测试时,腐蚀电位增大,.腐蚀电流下降,大大提高了材料的抗腐蚀性能。而经过加镍粉SMAT处理120min后的试样,其试样在进行电化学极化测试时,腐蚀电位减小,腐蚀电流有微弱增大,其腐蚀性能稍有下降。而纯铜经过加铝粉SMAT处理120min和240min后,两种试样在进行电化学极化测试时,腐蚀电流增大了很多,材料的抗腐蚀性能下降的很明显。(5)纯铜在经过加镍粉SMAT处理120min和240min后得到的试样,其摩擦磨损性能有很大的提高。同时经过240min处理后得到的试样摩擦磨损性能要比只经过120min处理得到的试样优异。而纯铜在经过加铝粉SMAT处理120min和240min后得到的试样,在小载荷下也呈现出摩擦磨损性能提高的特征。但是随着载荷的增大,其摩擦磨损性能和基体相差不多,没有明显的提升效果。