[发明专利]一种利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法

权利要求书

1.一种利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）高能束表面重熔：使用高能束发生器对一个或多个合金样品表面进行扫描，在合金样品表面制得一层超饱和且晶粒超细的重熔层；

（2）重熔层去应力分离：将上述重熔层去应力分离，获得多个单层重熔层；

（3）重熔层稳定化复合：将上述多个单层重熔层叠合，依次进行晶界稳定化处理和塑性变形复合，使多层材料之间形成冶金融合，形成一个材料整体，从而获得所述非平衡超细组织合金；

所述晶界稳定化处理包括：在低于0.6Tm的温度下保温1min-100h，T_m为合金熔点。

2.根据权利要求1所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，步骤（1）中所述高能束包括激光束、电子束、离子束；所述高能束发生器的功率范围为50-5000W。

3.根据权利要求1所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，步骤（1）中所述高能束发生器的参数设置包括：光斑直径的范围为0.05-5mm，扫描速度的范围为10-2000mm/s，道次间距的范围为0.05-5mm，重复扫描次数为0-10次。

4.根据权利要求1所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，步骤（1）中所述合金包括有色合金或黑色合金中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，步骤（1）中所述合金包括铝合金、镁合金、锌合金、钛合金、铜合金、钢铁材料、高温合金、高熵合金中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，步骤（1）中所述重熔层的厚度不大于30mm，晶粒平均尺寸小于5mm，合金化元素的固溶度大于其在合金基体中最大平衡固溶度的至少3倍。

7.根据权利要求1所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，步骤（2）中所述去应力的方法包括低温热处理法和小变形法；所述分离方法包括切割法、车削去基体法和单面溶解法。

8. 根据权利要求7所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，所述低温热处理法包括：将合金样品在低于0.95Tr的温度下保温1min -30d，使合金组织发生弛豫，去除应力，T_r为合金的再结晶温度；所述小变形法包括：对合金样品施加0.1%-5%的拉伸或压缩变形量，通过小塑性变形释放内应力；所述切割法包括：使用切割机设备将重熔层切下；所述车削去基体法包括：通过对合金样品基体的车削将其去掉，剩下重熔层；所述单面溶解法包括：将合金样品悬于腐蚀液之上，基体侧逐步浸入腐蚀液，最终腐蚀掉基体，留下重熔层。

9.根据权利要求1所述的利用高能束制备非平衡超细组织合金的方法，其特征在于，步骤（3）所述塑性变形复合包括轧制、挤压、旋压、压力扩散、叠轧中任一种，多个单层重熔层任意相邻层之间界面的结合强度大于50MPa，界面结合率为100%，所述塑性变形温度低于1.5Tr；除压力扩散外，其余塑性变形复合方法的单道次塑性变形量大于10%；压力扩散的塑性变形量小于20%。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述方法所制备的非平衡超细组织合金，其特征在于，所述合金具有纳米/微米超细组织，单一合金的晶粒平均尺寸小于6μm，且晶粒内部具有平均尺寸小于10nm的纳米共格析出相；复合合金的晶粒平均尺寸小于30m且晶粒内部有高密度的长度小于20nm的共格析出相，界面结合强度大于50MPa，界面结合率为100%。