具有宽尺寸渐进演变梯度纳米结构的金属棒材的制备方法与流程

技术特征：
1.金属棒状材料，材质为镍、铜、铝或铁，其特征在于：沿径向的晶粒尺寸由内至外连续递减，其中，芯部的晶粒尺寸≥1000nm，表层的晶粒尺寸≤100nm。2.用于制备权利要求1所述的金属棒状材料的坯体，其特征在于：具有：变形部(100)，所述变形部(100)发生剪切应变后生成所述晶粒尺寸连续梯度变化的金属棒状材料，芯部的晶粒尺寸≤坯体的晶粒尺寸；夹持部(200)，所述夹持部(200)位于变形部(100)的两端，所述夹持部(200)用于与扭转设备的夹具配合。3.如权利要求2所述的坯体，其特征在于：变形部(100)的长度为横截面直径的4～7倍；并且/或者，变形部(100)的横截面直径为0.5～20mm。4.如权利要求2所述的坯体，其特征在于：变形部(100)的横截面面积小于夹持部(200)的横截面面积；并且/或者，变形部(100)与夹持部(200)之间还设有弧形部(300)，弧形部(300)的长度优选为5～15mm。5.权利要求1所述的金属棒状材料的制备方法，包括以下步骤：获取权利要求2
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4之一所述的坯体；将坯体两端的夹持部(200)夹持于扭转设备的夹具上；控制一端或两端的夹具扭转，扭转完成后即得到所述晶粒尺寸连续梯度变化的金属棒状材料。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：扭转过程中，两个夹具的距离恒定；并且/或者，夹具的转轴与坯体的轴线同轴。7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：扭转速率为2～10
°
/秒。8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：扭转产生的剪切应变γ≥7，γ＝rθ/l，其中，r为变形部(100)的横截面半径，l为变形部(100)的长度，θ为扭转角度，θ＝360
°
n，n为扭转圈数。9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：采用车加工获取坯体；并且/或者，还包括对坯体进行预处理，预处理包括退火处理和表面处理。10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：退火处理为在700～800℃下热处理1.5～3.5小时；表面处理包括破氧化皮处理、去油处理和抛光处理。

技术总结
本发明公开了具有宽尺寸渐进演变梯度纳米结构的金属棒材的制备方法,解决了现有技术中晶粒尺寸的梯度分布呈现急剧变化的技术问题。技术方案：金属棒状材料，材质为镍、铜、铝或铁，沿径向的晶粒尺寸由内至外连续递减，其中，芯部的晶粒尺寸≥1000nm，表层的晶粒尺寸≤100nm。坯体具有：变形部，所述变形部发生剪切应变后生成所述晶粒尺寸连续梯度变化的金属材料，芯部的晶粒尺寸≤坯体的晶粒尺寸；夹持部，所述夹持部位于变形部的两端，所述夹持部用于与扭转设备的夹具配合。制备方法包括以下步骤：获取上述的坯体；将坯体两端的夹持部夹持于扭转设备的夹具上；控制一端或两端的夹具扭转，扭转完成后即得到所述晶粒尺寸连续梯度变化的金属棒状材料。变化的金属棒状材料。变化的金属棒状材料。


技术研发人员：马新凯 杨亮 陈卓 罗胜年
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2021/12/17