[發明專利]梯度納米結構金屬材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110022954.2
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112872722B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 陸建勛;程濤;伍博;伍曉宇;李岱;阮雙琛
• 申請（專利權）人: 深圳技術大學
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;C21D7/02;C22F1/00;C22F1/04;C22F1/08
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 郝文婷

本申請涉及精密加工技術領域，提供了一種梯度納米結構金屬材料的制備方法，包括如下步驟：提供n塊原始金屬材料，采用等徑角擠壓工藝將所述原始金屬材料分別進行不同道次的擠壓處理，得到n塊具有不同晶粒尺寸的金屬材料；將n塊所述金屬材料采用線切割工藝分別進行切割處理，并進行除雜處理，得到n塊具有不同晶粒尺寸的金屬材料薄板；提供原始金屬材料薄板、粗晶金屬材料薄板，與n塊所述金屬材料薄板按照晶粒尺寸的大小依次層疊設置，采用累積疊軋焊工藝依次進行疊軋處理，制備得到梯度納米結構金屬材料。該制備方法簡單方便，靈活性大，使得到的梯度納米結構金屬材料能夠同時保證具有較高的材料強度以及材料韌性。

技術領域

本申請屬于精密加工技術領域，尤其涉及一種梯度納米結構金屬材料及其制備方法。

背景技術

金屬材料的性能決定著材料的適用范圍及應用的合理性。金屬材料的性能主要分為四個方面，即：機械性能、化學性能、物理性能、工藝性能。基于金屬材料具有較優異的四個方面的性能，其應用領域越來越廣泛。然而，大量研究表明，當金屬材料內部晶粒尺寸減小、材料強度得到增強時，材料韌性將大大降低，這是金屬材料研究領域長期存在的難題，而這一問題的存在，也限制了金屬材料的應用廣泛性。

通常提高材料韌性的策略之一是改變內部組織微結構，在材料內部引入一種或多種梯度分布的微結構，避免由于特征尺寸如晶粒尺寸變異導致的性能突變，有效解決強度和韌性的“倒置關系”難題，這種材料被稱為梯度納米結構材料。人工制備的梯度納米結構金屬主要在已經發展成熟的金屬材料內部引入梯度納米結構，從而提高其強韌性能力。

現有技術中，一般都是通過表面研磨處理(SMAT)在孿晶誘發塑性(TWIP)鋼表面引入大量的塑性變形，使其表面晶粒細化，隨著深度的增加，晶粒細化的程度逐漸降低，同時塑性變形也會導致位錯演化和孿晶的產生。由于這類工藝是通過對金屬材料的表面進行大量的塑性變形，制備的梯度納米結構材料只局限在距離鋼表面約0.1mm的厚度，得到的金屬材料為形成部分梯度納米結構的材料，無法獲得具有塊狀梯度納米結構金屬材料，因此也限制了金屬材料的廣泛應用。

發明內容

本申請的目的在于提供一種梯度納米結構材料及其制備方法，旨在解決現有技術中的加工方法僅能使金屬材料的表面形成部分梯度納米結構，導致無法同時提高金屬材料的韌性和強度的問題。

為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種梯度納米結構金屬材料的制備方法，包括如下步驟：

提供n塊原始金屬材料，采用等徑角擠壓工藝將所述原始金屬材料分別進行不同道次的擠壓處理，得到n塊具有不同晶粒尺寸的金屬材料，其中，n不少于3；

將n塊所述金屬材料采用線切割工藝分別進行切割處理，并進行除雜處理，得到n塊具有不同晶粒尺寸的金屬材料薄板；

提供原始金屬材料薄板、粗晶金屬材料薄板，與n塊所述金屬材料薄板按照晶粒尺寸的大小依次層疊設置，采用累積疊軋焊工藝依次進行疊軋處理，制備得到梯度納米結構金屬材料。

第二方面，本申請提供一種梯度納米結構金屬材料，所述梯度納米結構金屬材料為塊狀梯度納米結構金屬材料，所述梯度納米結構金屬材料從表面至芯部為依次層疊設置的不同晶粒尺寸的金屬材料薄板，所述晶粒尺寸從表面至芯部依次為從小到大的不同晶粒尺寸。