[發明專利]一種超細晶/納米晶層狀微結構不銹鋼板材的制備方法

有效

• 申請號: 202111320989.0
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN114029356B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 趙禹;王曉震;李建生;王剛;徐組緣;顧彩云;劉桐;陳明;鹿憲珂
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B21C37/02
• 分類號: B21C37/02;C21D8/02
• 代理公司: 合肥金律專利代理事務所(普通合伙) 34184
• 代理人: 馬婕

本發明公開了一種超細晶/納米晶層狀微結構不銹鋼板材的制備方法，將多向熱鍛處理、單向熱鍛處理與冷軋處理三種工藝相結合；首先對不銹鋼試樣進行多向熱鍛處理以細化晶粒，然后經單向熱鍛處理以減小試樣厚度，得到具有超細晶/納米晶層狀微結構的板狀試樣，最后通過冷軋處理得到精確厚度的超細晶/納米晶層狀微結構的不銹鋼板材。本發明所述不銹鋼板材具有超細晶/納米晶層狀微結構，并且工藝簡單，原材料利用率高，厚度可控，能夠實現大尺寸超細晶/納米晶層狀微結構的制備。

技術領域

本發明屬于結構材料制備技術領域，尤其涉及一種超細晶/納米晶層狀微結構不銹鋼板材的制備方法。

背景技術

隨著科技的飛速發展，國防工業、航空航天，汽車制造等高端工業領域的需要，高性能的先進金屬材料一直是材料科學領域的重要發展方向。不銹鋼作為一類重要的合金，因其優異的力學性能和良好的耐腐蝕性而廣泛應用于日常家居、機械制造、沿海設備和航空航天等領域。但在某些特殊的結構零部件應用領域，需要優異的力學性能以更好的滿足工業應用，成為業界普遍關注的問題。

層狀結構，特別是微米/納米尺度的層狀結構可以有效的提高金屬材料的力學性能，如高強度及高塑性。目前的制備層狀結構金屬材料方法有累計疊軋技術、高壓扭轉技術和擴散焊技術等。累積疊軋雖然在理論上可以實現層狀薄片厚度的無限減小和工業大尺寸產品生產的需求，但是重復的操作使得材料界面容易被氧化、污染，良好的界面結合性往往難以保證，且材料利用率不高。對于高壓扭轉技術而言，雖然一定程度提高了界面結合性，但制備的樣品尺寸受到限制，不利于工業生產。擴散焊技術雖然在材料利用率方面有所提高，但強度提升不高。

因此，亟需開發一種新的制備層狀結構不銹鋼板材的制備工藝，以滿足工業生產的要求。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供了一種超細晶/納米晶層狀微結構不銹鋼板材的制備方法，通過多向熱鍛處理、單向熱鍛處理和冷軋處理三種工藝相結合制備出具有超細晶/納米晶層狀微結構的不銹鋼板材。所述工藝簡單，原材料利用率高，晶粒尺寸可細化到1000nm以下，適用于工業化大尺寸超細晶/納米晶層狀微結構的制備。

本發明具體方案如下：

本發明提供了一種超細晶/納米晶層狀微結構不銹鋼板材的制備方法，將多向熱鍛處理、單向熱鍛處理與冷軋處理三種工藝相結合；首先對不銹鋼試樣進行多向熱鍛處理以細化晶粒，然后經單向熱鍛處理以減小試樣厚度，得到具有超細晶/納米晶層狀微結構的板狀試樣，最后通過冷軋處理，得到精確厚度的超細晶/納米晶層狀微結構不銹鋼板材。

優選地，多向熱鍛處理具體包括：對不銹鋼試樣進行恒溫加熱處理，然后沿著不銹鋼試樣相互垂直的三個方向，X軸、Y軸、Z軸方向各鍛造一次作為一個鍛造周期，每次鍛造壓下量為5％-30％；所述多向熱鍛處理包括至少6個鍛造周期，以充分細化晶粒。

優選地，單向熱鍛處理具體包括：將多向熱鍛處理后的不銹鋼試樣進行恒溫加熱處理，然后單向垂直鍛打得到板材試樣；所述總壓下量為50-85％，每道次壓下量為0.1-1.0mm。

本發明所述單向垂直鍛打，是指僅沿著單個方向鍛打，并且鍛打施力的方向與不銹鋼試樣表面相垂直。通過單向熱鍛處理，不僅能使多向熱鍛處理后的不銹鋼試樣只承受垂直沖擊載荷，獲得超細晶/納米晶層狀微結構板材，并使得超細晶/納米晶和層狀微結構緊密結合，有助于實現大尺寸樣品的制備；還能減薄不銹鋼試樣的厚度為下一步冷軋處理做準備；避免了在厚度加大時直接軋制引起的較高的剪切應力和應變而出現微裂紋。

優選地，恒溫加熱溫度為600-800℃，加熱時間為1-15min。

優選地，冷軋處理時，對單向熱鍛得到的板狀試樣進行50-80％變形壓下量的冷軋處理；軋制單道次壓下厚度為0.1-0.5mm；反復軋制得到精確厚度的超細晶/納米晶層狀微結構不銹鋼板材。