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國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心合作在國(guó)際材料科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊Scripta Materialia發(fā)表文章

來(lái)源：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

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2021-08-30

日前，蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與中科院金屬所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)采用冷軋與低溫高壓扭轉(zhuǎn)組合大塑性變形工藝，成功制備了熱機(jī)性能穩(wěn)定的純鋁納米晶體。該材料平均晶粒尺度約為65nm，硬度為840MPa,塑性變形誘導(dǎo)晶界發(fā)生弛豫使材料具有良好的熱機(jī)穩(wěn)定性能，試驗(yàn)證明加熱至200℃（高于再結(jié)晶溫度）該等軸納米晶體仍然保持穩(wěn)定。相關(guān)研究論文以題為 “Formation of stable equiaxial nanograined Al via combined plastic deformation” 發(fā)表在國(guó)際材料科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊《Scripta Materialia》上。第一作者為蘭州理工大學(xué)碩士生王兵，通訊作者為國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室喬及森教授和我校柔性引進(jìn)專家李秀艷研究員。

制備過(guò)程中材料首先經(jīng)過(guò)冷軋獲得平行條帶組織，在TD面被拉長(zhǎng)的層片組織其晶粒尺度約為270nm, 在RD面的晶粒形貌類似，平均晶粒度約為340nm。觀察統(tǒng)計(jì)得知在不同的取向平面上變形后的組織晶粒度從幾十納米到800納米不等。而變形條帶組織各個(gè)晶粒生長(zhǎng)及變形方向基本一致，無(wú)異常晶粒長(zhǎng)大，說(shuō)明材料未發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)。

經(jīng)過(guò)冷軋后的材料進(jìn)一步進(jìn)行液氮低溫高壓扭轉(zhuǎn)變形，獲得平均晶粒尺寸約為65nm的等軸晶。低溫和高壓條件下的特有應(yīng)力狀態(tài)保證了材料變形過(guò)程中有效抑制晶界遷移，從而保證材料可以被不斷細(xì)化。在HPT剪切變形過(guò)程中可以形成低能晶界，同時(shí)晶界被弛豫，低能晶界隨著等軸晶粒形成，使得材料的機(jī)械性能和穩(wěn)定性能獲得大幅提升。

通過(guò)兩種工藝的合理調(diào)配獲得了平均晶粒度為65nm的納米晶鋁材，其硬度達(dá)到840MPa。該種材料的晶界中存在Σ晶界，,弛豫后的晶界變得異常穩(wěn)定，在被加熱到200℃（純鋁的再結(jié)晶溫度為150℃），仍然保持良好的晶粒度和高機(jī)械性能。基于素化理論構(gòu)筑的該種納米金屬材料具有廣泛而重要的應(yīng)用前景。該項(xiàng)工作得到“沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家研究中心-省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室材料可持續(xù)發(fā)展聯(lián)合基金”的支持。(撰稿：?jiǎn)碳吧粚徍耍菏]）

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114054

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