CN1966735A - 制备纳米晶不锈钢材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种制备纳米晶不锈钢材料的方法。它选择普通工业不锈钢材料，按如下步骤操作：1)热轧；2)高温退火，温度在1100～1200℃范围内，时间为2～5小时；3)深度冷轧，冷轧变形度为90％以上，获得纳米晶不锈钢材料。本发明具有材料的选择范围广，方法简单，便于操作，能做大的尺寸样品，适宜产业化要求等特点。
Description
技术领域
本发明涉及纳米晶及金属材料的轧制技术，具体地说是一种制备纳米晶不锈钢材料的方法。
背景技术
在现有高新技术中，纳米晶材料的制备在国内、外盛行，其方法主要是惰性气体蒸发，原位加压制备，不足之处在于：由于粉末工艺不易掌握，空洞的大小及分布很难一致，性能不稳定，有人认为纳米晶材料的弹性模量比大块试样减少50％以上，另有人认为纳米晶材料的弹性模量减少不超过8％，还有人认为不减少。另外，纳米晶材料要变成结构材料，需做成大的样品，目前的方法难以做到，因此其力学性能大多数只能测量维氏硬度，很难做标准拉伸性能实验，使结构材料方面的应用受到限制。近年来，俄罗斯R.Z.Valiev倡导(R.Z.Valiev，et al.Prog.Mater Sci.，45(2000)103-189))用深度冷加工方法制备纳米晶金属材料，在只做了锻造试验后发现：其组织结构很不均匀，认为所有传统的加工工艺都不适宜制备纳米晶材料。但实际上，深度轧制方法制备纳米晶不锈钢材料目前尚未见报道。
发明内容
为了克服上述不足，本发明的目的是提供一种材料的选择范围广、方法简单、适宜产业化要求的制备纳米晶不锈钢材料的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是选择普通工业金属材料，按如下步骤操作：1)热轧；2)高温退火，温度在1100～1200℃范围内，时间为2～5小时；3)深度冷轧，冷轧变形度为90％以上，获得纳米晶不锈钢材料。
本发明具有如下优点：
1.材料的选择范围广。由于任何不锈钢均可压延加工，与现有技术特殊的材料才能制备纳米晶材料的方法相比，本发明打破了R.Z.Valiev的用传统工艺不能做成纳米材料的看法。
2.方法简单，便于操作。由于从40、50年代开始生产钢的冷加工很多，工艺成熟，本发明适用常规压延方法，它不涉及其他工艺带来的一些问题，如粉末工艺的稳定性，压结致密度等，所以十分方便。
3.能做大的尺寸样品，适宜产业化要求。采用本发明用常规热处理、热轧和冷轧生产出的样品尺寸可满足用户所需(仅与使用的轧钢机有关)。与现有技术相比，本发明产品力学性能更优，样品大小可做标准拉伸性能实验。
4.本发明采用传统工艺，所以成本低。
5.采用本发明制备的产品耐腐蚀性能更优，在不锈钢形成钝化膜时，可形成致密的高保护性能钝化膜。
具体实施方式
实施例1
按如下步骤操作：
1.热轧：选择普通工业金属材料如普通工业工艺不锈钢(本实施例采用304不锈钢，Φ20)，将所述不锈钢轧到4毫米厚；
2.热处理：高温退火，高温至1100℃，保持2小时；
3.冷轧：将4毫米厚不锈钢材料冷轧到0.8毫米，其冷轧变形按长度计算为98％，即获得纳米晶不锈钢材料。
本发明实施例已可做出[0.8×35mm×任意长]的纳米晶不锈钢，通过X射线和透射电镜分析，本发明晶粒已达到纳米尺度范围，晶粒度测试结果见表1。
表1为实施例1晶粒度测试结果
| 晶粒度(平均)* | 测试方法 | 测试单位 |
| 22nm | X射线 | 中国科学院金属研究所 |
| 51nm | 透射电镜 | 中国科学院金属研究所 |
其中：*扣除了样品中残余应力效应。
本发明方法具有3个特点：
(1)采用普通材料(304#不锈钢)；(2)普通加工工艺(轧)，本发明晶粒尺寸小于R.Z.Valiev的特殊加工，即深度塑性变形(Sever PlasticDeformation，缩写：SPD)，采用SPD方法使用的样品一般为Φ20×(70～100)mm3；(3)可以做大样品。本发明的样品就能做标准拉伸试验。只要冷加工设备的能力足够大，再大很多的纳米材料均可能做成。
其产品耐腐蚀性能更优，具体为：在不锈钢形成钝化膜时，电流和时间关系中的常数k为-1，表明：形成了致密的高保护性能钝化膜，即：其耐腐蚀强。与现有技术中未轧制的样品电流和时间关系中的常数k为0.6～0.8情况相比，钝化膜较疏松多孔，耐腐蚀性能较差。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
1.热轧：选择普通工业金属材料如普通工业工艺不锈钢(本实施例采用304不锈钢，Φ30)，将所述不锈钢轧到4毫米厚；
2.热处理：高温退火，高温至1200℃，保持5小时；
3.冷轧：将4毫米厚不锈钢材料冷轧到1.0毫米，其冷轧变形按长度计算为95％，即获得纳米晶不锈钢材料。
本发明实施例已可做出[1.0×45mm×任意长]的纳米晶不锈钢，通过X射线和透射电镜分析，本发明晶粒已达到纳米尺度范围，晶粒度测试结果见表2。
表2为实施例2晶粒度测试结果
| 晶粒度(平均)* | 测试方法 | 测试单位 |
| 32nm | X射线 | 中国科学院金属研究所 |
| 61nm | 透射电镜 | 中国科学院金属研究所 |
其中：*扣除了样品中残余应力效应
耐腐蚀性能同实施例1。
Claims (1)
1.一种制备纳米晶不锈钢材料的方法，选择普通工业不锈钢材料，其特征在于：按如下步骤操作：1)热轧；2)高温退火，温度在1100～1200℃范围内，时间为2～5小时；3)深度冷轧，冷轧变形度为90％以上，获得纳米晶不锈钢材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200510047726 CN1966735A (zh) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | 制备纳米晶不锈钢材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN 200510047726 CN1966735A (zh) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | 制备纳米晶不锈钢材料的方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN1966735A true CN1966735A (zh) | 2007-05-23 |
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ID=38075710
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 200510047726 Pending CN1966735A (zh) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | 制备纳米晶不锈钢材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1966735A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8840735B2 (en) | 2008-09-19 | 2014-09-23 | Fort Wayne Metals Research Products Corp | Fatigue damage resistant wire and method of production thereof |
| CN105525079A (zh) * | 2014-10-21 | 2016-04-27 | 中国科学院金属研究所 | 纳米晶不锈钢板材及其制备方法 |
-
2005
- 2005-11-16 CN CN 200510047726 patent/CN1966735A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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