[发明专利]多层金属复合材料的单工序加工方法

权利要求书

1.一种多层金属复合材料的单工序加工方法，其特征在于步骤如下：

(a)确定加工对象：加工对象为若干种金属或合金的圆弧工件，各个圆弧工件具有相同的内外半径和高度，紧密放置或拼接圆弧工件，使其构成一个待加工的完整管状样品，该管状样品的高度为H，壁厚为T，内半径为R_i，外半径R_e＝R_i+T；在紧密放置或拼接圆弧工件时，它们之间的接触面贯穿管状样品的内外壁，构成初始界面；

(b)确定加工目标：包括成分需求，即哪两种或多种金属或合金、每种成分所占比例；结构需求，即多层结构的总层数N_t或平均层间距h＝T/N_t，基于迹线特征方程，在制备多层结构前，实现对不同转动角度时界面的形貌进行理论预测和描绘，从而实现多层结构可控设计和加工；

(c)采用管状材料高压剪切变形方法对管状样品进行加工：以刚性约束体分别对管状样品的内壁和外壁进行全约束，并对样品两个环形端面或柱面施加载荷并一直保持，在样品内部产生1GPa～30GPa静水压力；对于初始界面数为N_i的多金属拼接管状样品，根据样品壁厚T、最终所需获得的多层结构的结构需求，即总层数N_t或平均层间距h＝T/N_t，确定转动圈数q＝(N_t-1)/N_i或者q＝[(T/h)-1]/N_i；对一个约束体提供扭矩，固定另外一个约束体，或者同时对两个约束体提供反方向的扭矩，使其绕管状样品的中心轴发生相对转动；实现管状样品的切向剪切变形，使样品中不同金属之间的界面增殖并发生冶金结合；完成所需转动圈数，即制备出具有目标层数或平均层间距的多层金属复合管材；形成的多层金属复合管材的界面最终为起、终点分别在管内、外壁并在管壁内缠绕数圈的螺旋形界面。

2.根据权利要求1所述的多层金属复合材料的单工序加工方法，其特征在于：步骤(a)所述圆弧工件的内外圆弧曲率中心重合。

3.根据权利要求1所述的多层金属复合材料的单工序加工方法，其特征在于：步骤(a)所述放置或拼接圆弧工件时以异种材质相邻为原则。

4.根据权利要求1所述的多层金属复合材料的单工序加工方法，其特征在于：步骤(a)任意一种所述 金属或合金的圆弧工件的个数和其工件圆弧角度根据该种金属或合金在完整管状样品所占体积比确定，即该种金属或合金工件的圆弧角度总和除以360°等于该成分的体积分数。

5.根据权利要求1所述的多层金属复合材料的单工序加工方法，其特征在于：步骤(a)所述紧密放置或拼接前，对各圆弧工件进行表面处理，去除污染物和氧化层。