一种纳米晶/超细晶双相双峰块体材料及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106929764A(43)申请公布日2017.07.07(21)申请号201710230785.5(22)申请日2017.04.11(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人刘峰林为彤黄林科(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.C22C38/08(2006.01)C22C38/14(2006.01)B22F3/16(2006.01)C21D6/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种纳米晶/超细晶双相双峰块体材料及制备方法(57)摘要本发明涉及一种纳米晶/超细晶双相双峰块体材料及制备方法，选取合金化元素使得材料发生相变时，体系仍处于纳米尺度；选定元素后，利用高能球磨法制备纳米晶粉末，并通过高压烧结制备得到单相纳米晶材料；依据选定的两相分数和晶粒尺寸，依据相图计算确定热处理工艺；依据得到的热处理工艺，对单相纳米晶材料在高于同素异构转变温度以上，低于同素异构转变结束温度以下进行短时退火，使部分晶粒发生相变，并利用纳米尺度晶界对相界迁移的抑制作用，使得新相处于超细晶尺度并保留至室温，从而得组织可控的纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料。CN106929764ACN106929764A权利要求书1/1页1.一种纳米晶/超细晶双相双峰块体材料，其特征在于合金成分的原子百分比为：5-25％的Ni，0.5-3％的Zr，其余为Fe。2.一种权利要求1所述纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将选定合金利用高能球磨使合金晶粒尺寸细化至20～50纳米；步骤2：通过高压烧结制备得到单相块体材料；其中：压力为2～6GPa，温度为500～1000摄氏度；步骤3：选定目标双相双峰组织的两相体积分数和晶粒度，根据相图T0线确定α→γ相变开始点，再使用新相生长模型和晶粒长大模型计算最终热处理温度和时间；和计算最终热处理温度和时间；步骤4：采用步骤3得到的最终热处理温度和时间进行热处理，使步骤2得到的纳米晶材料部分发生相变，从而得到组织可控的纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料。3.根据权利要求2所述纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料的制备方法，其特征在于：所述球磨时间为30～100小时，转速200～500转每分钟，球料比为10:1～5:1。4.根据权利要求2所述纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料及其制备方法，其特征在于：所述高压烧结的压力为2～6GPa，温度为500～1000摄氏度。5.根据权利要求2所述纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料的制备方法，其特征在于：所述新相生长模型采用“Inter.Mater.Rev.52,193-212(2007).”所述的模型。6.根据权利要求2所述纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料的制备方法，其特征在于：所述晶粒长大模型采用“Grainboundarymigrationinmetals:thermodynamics,kinetics,applications.CRCpress,2009.”所述的模型。7.根据权利要求2所述纳米晶/超细晶双相双峰铁基块体材料的制备方法，其特征在于：所述热处理温度为300～800摄氏度，升温速率为10～50摄氏度每分钟，时间小于为30分钟。2CN106929764A说明书1/4页一种纳米晶/超细晶双相双峰块体材料及制备方法技术领域[0001]本发明属于纳米晶铁基块体材料及其制备方法，涉及一种纳米晶/超细晶双相双峰块体材料及制备方法。背景技术[0002]金属材料的强度和塑性往往不可兼得：高强度对应低塑性，反之亦然；该倒置关系，极大限制了金属材料的发展。金属纳米晶材料具有数倍于传统金属粗晶材料的强度，但纳米晶粒的位错存储和增殖能力较差，导致金属纳米晶材料塑性变形不均匀，加工硬化能力差，塑性大大降低[Meyers,M.A.,Mishra,A.&Benson,D.J.Mechanicalpropertiesofnanocrystallinematerials.Prog.Mater.Sci.51,427-556(2006).]。因此,提高金属纳米晶材料的塑性，获得高强高塑的综合力学性能，具有重大的科学及工程意义。[0003]双峰组织通过向纳米晶基体中引入超细晶/粗晶来抑制纳米晶基体的塑性失稳，兼有纳米晶材料的高强度和粗晶材料的高塑性，近年来在材料力学性能优化调控中发挥重要作用。2002年，Y.M.Wang等[Y.M.Wang,etal.Hightensileductilityinananostructuredmetal.Nature419,912-915(2002).]首先