[發明專利]一種層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 202210041009.1
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114507770A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 喬柯;王佳;王快社;王文;蔡軍;郝政揚;薛凱芮;陳善勇
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C21D8/00
• 分類號: C21D8/00;C21D11/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 國旭東

1.一種層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，以孿生誘發塑性鋼為基材，根據孿生誘發塑性鋼的層錯能調控范圍確定對基材進行攪拌摩擦加工的工藝參數；根據確定的工藝參數，對熱處理后的基材按道次交替進行常溫攪拌摩擦加工和快速冷卻攪拌摩擦加工，得到層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼。

2.如權利要求1所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，所述的層錯能梯度分布包括層錯能橫向梯度分布和層錯能縱向梯度分布。

3.如權利要求1所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，所述孿生誘發塑性鋼的層錯能調控范圍為12～35mJ/m²。

4.如權利要求1所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，所述攪拌摩擦加工的攪拌頭轉速為100～2000r/min，攪拌頭前進速度為50～600mm/min。

5.如權利要求1所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，所述快速冷卻摩擦加工過程中采用冷卻劑對基材進行冷卻，所述冷卻劑包括液態CO₂或液態C₅H₁₂。

6.如權利要求1所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，所述攪拌摩擦加工中冷卻劑噴射管道的直徑為1～2mm、冷卻劑噴射管道的數量為1～4根、冷卻劑瓶的壓力為5～10Pa。

7.如權利要求1所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，所述熱處理的加熱溫度為500～1100℃，保溫時間為10～35min。

8.如權利要求1所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟1、以孿生誘發塑性鋼為基材，根據孿生誘發塑性鋼的層錯能調控范圍確定基材的晶粒尺寸調控范圍；根據得到的晶粒尺寸調控范圍確定攪拌摩擦加工過程中攪拌頭的旋轉速度與攪拌頭的前進速度之比，所述孿生誘發塑性鋼的層錯能調控范圍為12～35mJ/m²；

步驟2、對基材進行熱處理，將基材晶粒尺寸調控至高于步驟1確定的晶粒尺寸調控范圍的最大值，得到熱處理后基材；

步驟3、按照步驟1確定的攪拌摩擦加工過程中攪拌頭的旋轉速度與攪拌頭的前進速度之比確定攪拌摩擦加工的工藝參數，然后對熱處理后基材按道次交替進行常溫攪拌摩擦加工和快速冷卻攪拌摩擦加工，得到層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼。

9.如權利要求8所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法，其特征在于，步驟1所述的晶粒尺寸調控范圍確定攪拌摩擦加工過程中攪拌頭的旋轉速度與攪拌頭的前進速度比通過以下公式實現：

式中：

V_轉為攪拌頭的旋轉速度，單位為rap/min；V_焊為攪拌頭的前進速度，單位為mm/min；d為軸間直徑，單位為mm；T為攪拌摩擦加工的溫度，單位為℃；V_0.5為金屬晶粒最大再結晶速度，單位為s^-1；L為攪拌摩擦加工區的寬度，單位為mm；ρ為晶粒尺寸，單位為μm；n為攪拌摩擦加工區內沿寬度方向的晶粒個數，n為正整數；f為摩擦系數；t為攪拌摩擦加工的時間，單位為s。

10.如權利要求1～9其中任意一項權利要求所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼的制備方法制備得到的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼，其特征在于，所述的層錯能梯度分布的孿生誘發塑性鋼包括以孿生誘發塑性鋼為基材，根據孿生誘發塑性鋼的層錯能調控范圍確定對基材進行攪拌摩擦加工的工藝參數；根據確定的工藝參數，對熱處理后的基材按道次交替進行常溫攪拌摩擦加工和快速冷卻攪拌摩擦加工制得。