[发明专利]提高纯金属强度与塑性的方法

说明书

本发明提供一种提高纯金属强度与塑性的方法，其特征在于：采用磁控溅射与异步轧制的方法，采用微变形、室温多次轧制的方法，将其轧制成初始厚度的0.5～2%以下。轧制后的显微组织中的晶粒由两种不同粒度范围的晶粒组成，一种为粗晶粒，一种为细晶粒；细晶粒的粒度范围是10‑200纳米，粗晶粒的粒度范围是0.3微米－5微米。本方法在提高金属强度的同时，还能提高金属的塑性。

技术领域

本发明涉及一种高性能纯金属材料的制备方法，尤其是一种高强度高塑性纯金属及其制备方法。

背景技术

纯金属具备优异的性能，但是一般来说强度不高，因此常常采用合金化的手段制备成合金来提升其强度，不过这回损失塑性。对于纯金属的加工方法，一般局限于高温压力加工。同时能够提高纯金属的强度与塑性，是研究工作者追求的目标。

中国专利CN 105080966 A提供了一种纳米晶金属极薄带的制备方法,按以下步骤进行:(1)采用的原料为钢、铜、铝、镍、钛或钼带材,或上述金属的合金带材作为轧件,厚度为200～5000μm；(2)设置异步极薄带轧机的轧制速度、异速比、异速比调节步长、预压紧力和前后张应力；(3)启动轧机对轧件进行一个道次轧制,轧制时在线调节异速比(；4)测量轧件的厚度,并重新对轧制速度、异速比、异速比调节步长、前后张力和预压紧力进行设定；(5)启动轧机对轧件进行下一道次轧制,轧制时在线调节异速比；(6)重复步骤2到5,直至轧件被轧制至厚度为1～5μm。本发明的方法可实现纳米晶金属极薄带生产的连续化,且无须中间退火。

中国专利CN 104846363 A提出了一种纳米结构纯钛板的制备方法,一种纳米结构纯钛板的制备方法,包括如下阶段:(1)钛粉粒子的选择:选择低氧、低氢的高纯钛粉粒子,钛粉粒子的粒径分布范围是5-200μm；(2)高速喷射沉积法制备纯钛板坯:将钛粉粒子加速,高速钛粉粒子与基板碰撞,使钛粉粒子发生强烈的塑性变形而沉积形成纯钛板坯；(3)板坯的热处理:将得到的纯钛板坯进行热处理；(4)热轧。该方法制备的金属钛板晶粒尺寸细小,为纳米晶,组织均匀,性能优异,克服了纯钛板强度低的缺点,硬度为普通纯钛板的2倍以上,同时继承了普通纯钛板优良的耐蚀性能、耐热性能和生物相容性等优点。本发明工艺简单、可控性好、生产效率高,有助于工业化应用。

中国专利10162923提出了一种超细晶纯铁的制备方法,包括:选择待轧制材料,在900℃下保温5小时；同步轧制和异步异速轧制；保温后在常温下进行二次同步轧制,制成超细晶纯铁。本发明采用上述方案,通过简单步骤制得晶粒尺度为0.9ΜM,大角度晶界(Θ≥15°)含量达到65％以上的超细晶组织。经单轴拉伸试验表明,材料经过异步轧制后屈服强度有了显著提高。

发明内容：

发明目的：为了挖掘纯金属材料的潜能，本发明提供了一种同时提高纯金属强度与塑性的方法。常规的压延加工常常只能将纯金属的延展性拓展到10000％以内，对于一些难于加工的材料，如镁合金与钛合金，其延展性则非常低。而本发明采用微加工的方法，在常温下扎制，能够将铜等立方晶系的纯金属的延展性扩充到50000％以上，镁、钛等金属的延展性也能达到5000％以上。加工后的纯金属的显微组织中的晶粒由两种不同粒度范围的晶粒组成，一种为粗晶粒，一种为细晶粒；细晶粒的粒度范围是10-200纳米，粗晶粒的粒度范围是0.3微米－5微米。其中晶晶粒的体积分数70％以上，粗晶粒的体积分数在30％以下，粗晶粒分布在细晶粒中。该纯金属的强度高，而且塑性优异。

本发明的技术方案如下:

采用纯金属作为靶材，制备显微组织分层的纯金属板材。在室温下采用异步轧制的方法，每次变形量控制在5％以内，采用多次轧制，最终纯金属的厚度在原始厚度的0.5～2％以下，由此制备一种高强度的纯金属材料。

具体制备方法包括以下步骤：

1.采用纯金属作为靶材，制备显微组织分层的纯金属板材；