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累积叠轧法制备纳米晶AZ91板材的研究
累积叠轧法制备纳米晶AZ91板材的研究
摘要：纳米晶材料因其独特的力学、热学和电学性能而受到广泛关注。在本研究中，我们使用累积叠轧法（accumulativerollbonding,ARB）制备了纳米晶AZ91板材，并对其微观结构和力学性能进行了详细研究。研究结果表明，经过ARB处理后，AZ91板材的晶粒尺寸明显减小，介于100-500nm之间。此外，纳米晶AZ91板材的硬度和强度均显著提高，但韧性略有降低。本研究为纳米晶AZ91板材的制备提供了一种有效的方法，并为进一步研究其性能和应用奠定了基础。
关键词：纳米晶材料；累积叠轧法；AZ91板材；微观结构；力学性能
引言
纳米晶材料由于其具有独特的力学、热学和电学性能而受到了广泛的关注。与传统多晶材料相比，纳米晶材料具有更高的硬度、强度和塑性，以及更好的耐磨性和耐蚀性。因此，纳米晶材料在航空航天、汽车制造、电子技术等领域具有广泛的应用前景。
AZ91镁合金是一种优良的结构材料，具有较高的比强度和比刚度，较低的密度和优良的耐腐蚀性能。然而，由于其晶粒尺寸较大，AZ91合金的塑性和韧性较差，限制了其在一些应用中的使用。因此，制备纳米晶结构的AZ91板材成为了一个研究热点。
累积叠轧法（ARB）是一种有效制备纳米晶材料的方法。ARB过程主要包括多次轧制和堆叠，通过机械变形使材料的晶粒尺寸逐渐细化。然而，在制备纳米晶AZ91板材的过程中，由于镁的低塑性和易氧化性，存在一些困难。
实验方法
在本研究中，我们选取了纯度为99.9%的AZ91镁合金作为原材料。首先，将AZ91板材进行粗磨和清洗，以去除杂质。然后，使用ARB设备进行多次轧制和堆叠，轧制速度为30mm/min。每经过一次ARB过程，取出一块样品进行显微组织和力学性能的测试。为了比较，还制备了原始AZ91板材和一次ARB处理后的AZ91板材作为对照。
结果与讨论
经过ARB处理后，AZ91板材的晶粒尺寸明显减小。通过透射电子显微镜（TEM）观察，可以看到纳米晶AZ91板材的晶粒尺寸介于100-500nm之间。与原始AZ91板材相比，纳米晶AZ91板材的硬度和强度均显著提高。通过硬度测试和拉伸试验，发现纳米晶AZ91板材的硬度比原始AZ91板材提高了约80%，屈服强度和抗拉强度分别提高了约40%和50%。然而，纳米晶AZ91板材的韧性略有降低，这可能是由于晶粒尺寸的减小导致界面的加固效应增加所致。
结论
在本研究中，我们成功地利用累积叠轧法制备了纳米晶AZ91板材，并对其微观结构和力学性能进行了详细研究。研究结果表明，经过ARB处理后，AZ91板材的晶粒尺寸明显减小，并且硬度和强度显著提高。然而，纳米晶AZ91板材的韧性略有降低。此外，研究还发现，ARB处理过程中存在一些困难，需要进一步改进和优化。未来的研究可以进一步研究纳米晶AZ91板材的性能和应用，并探索其他制备纳米晶材料的方法。
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