專利名稱：制備納米晶不銹鋼材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及納米晶及金屬材料的軋制技術，具體地說是一種制備納米晶不銹鋼材料的方法。
背景技術：
在現(xiàn)有高新技術中，納米晶材料的制備在國內(nèi)、外盛行，其方法主要是惰性氣體蒸發(fā)，原位加壓制備，不足之處在于由于粉末工藝不易掌握，空洞的大小及分布很難一致，性能不穩(wěn)定，有人認為納米晶材料的彈性模量比大塊試樣減少50％以上，另有人認為納米晶材料的彈性模量減少不超過8％，還有人認為不減少。另外，納米晶材料要變成結構材料，需做成大的樣品，目前的方法難以做到，因此其力學性能大多數(shù)只能測量維氏硬度，很難做標準拉伸性能實驗，使結構材料方面的應用受到限制。近年來，俄羅斯R.Z.Valiev倡導(R.Z.Valiev，et al.Prog.Mater Sci.，45(2000)103-189))用深度冷加工方法制備納米晶金屬材料，在只做了鍛造試驗后發(fā)現(xiàn)其組織結構很不均勻，認為所有傳統(tǒng)的加工工藝都不適宜制備納米晶材料。但實際上，深度軋制方法制備納米晶不銹鋼材料目前尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種材料的選擇范圍廣、方法簡單、適宜產(chǎn)業(yè)化要求的制備納米晶不銹鋼材料的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是選擇普通工業(yè)金屬材料，按如下步驟操作1)熱軋；2)高溫退火，溫度在1100～1200℃范圍內(nèi)，時間為2～5小時；3)深度冷軋，冷軋變形度為90％以上，獲得納米晶不銹鋼材料。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.材料的選擇范圍廣。由于任何不銹鋼均可壓延加工，與現(xiàn)有技術特殊的材料才能制備納米晶材料的方法相比，本發(fā)明打破了R.Z.Valiev的用傳統(tǒng)工藝不能做成納米材料的看法。
2.方法簡單，便于操作。由于從40、50年代開始生產(chǎn)鋼的冷加工很多，工藝成熟，本發(fā)明適用常規(guī)壓延方法，它不涉及其他工藝帶來的一些問題，如粉末工藝的穩(wěn)定性，壓結致密度等，所以十分方便。
3.能做大的尺寸樣品，適宜產(chǎn)業(yè)化要求。采用本發(fā)明用常規(guī)熱處理、熱軋和冷軋生產(chǎn)出的樣品尺寸可滿足用戶所需(僅與使用的軋鋼機有關)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明產(chǎn)品力學性能更優(yōu)，樣品大小可做標準拉伸性能實驗。
4.本發(fā)明采用傳統(tǒng)工藝，所以成本低。
5.采用本發(fā)明制備的產(chǎn)品耐腐蝕性能更優(yōu)，在不銹鋼形成鈍化膜時，可形成致密的高保護性能鈍化膜。
具體實施例方式
實施例1按如下步驟操作1.熱軋選擇普通工業(yè)金屬材料如普通工業(yè)工藝不銹鋼(本實施例采用304不銹鋼，Φ20)，將所述不銹鋼軋到4毫米厚；2.熱處理高溫退火，高溫至1100℃，保持2小時；3.冷軋將4毫米厚不銹鋼材料冷軋到0.8毫米，其冷軋變形按長度計算為98％，即獲得納米晶不銹鋼材料。
本發(fā)明實施例已可做出
的納米晶不銹鋼，通過X射線和透射電鏡分析，本發(fā)明晶粒已達到納米尺度范圍，晶粒度測試結果見表1。
表1為實施例1晶粒度測試結果

其中*扣除了樣品中殘余應力效應。
本發(fā)明方法具有3個特點(1)采用普通材料(304#不銹鋼)；(2)普通加工工藝(軋)，本發(fā)明晶粒尺寸小于R.Z.Valiev的特殊加工，即深度塑性變形(Sever PlasticDeformation，縮寫SPD)，采用SPD方法使用的樣品一般為Φ20×(70～100)mm3；(3)可以做大樣品。本發(fā)明的樣品就能做標準拉伸試驗。只要冷加工設備的能力足夠大，再大很多的納米材料均可能做成。
其產(chǎn)品耐腐蝕性能更優(yōu)，具體為在不銹鋼形成鈍化膜時，電流和時間關系中的常數(shù)k為-1，表明形成了致密的高保護性能鈍化膜，即其耐腐蝕強。與現(xiàn)有技術中未軋制的樣品電流和時間關系中的常數(shù)k為0.6～0.8情況相比，鈍化膜較疏松多孔，耐腐蝕性能較差。
實施例2與實施例1不同之處在于1.熱軋選擇普通工業(yè)金屬材料如普通工業(yè)工藝不銹鋼(本實施例采用304不銹鋼，Φ30)，將所述不銹鋼軋到4毫米厚；2.熱處理高溫退火，高溫至1200℃，保持5小時；3.冷軋將4毫米厚不銹鋼材料冷軋到1.0毫米，其冷軋變形按長度計算為95％，即獲得納米晶不銹鋼材料。
本發(fā)明實施例已可做出[1.0×45mm×任意長]的納米晶不銹鋼，通過X射線和透射電鏡分析，本發(fā)明晶粒已達到納米尺度范圍，晶粒度測試結果見表2。
表2為實施例2晶粒度測試結果

其中*扣除了樣品中殘余應力效應耐腐蝕性能同實施例1。
權利要求
1.一種制備納米晶不銹鋼材料的方法，選擇普通工業(yè)不銹鋼材料，其特征在于按如下步驟操作1)熱軋；2)高溫退火，溫度在1100～1200℃范圍內(nèi)，時間為2～5小時；3)深度冷軋，冷軋變形度為90％以上，獲得納米晶不銹鋼材料。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制備納米晶不銹鋼材料的方法。它選擇普通工業(yè)不銹鋼材料，按如下步驟操作1)熱軋；2)高溫退火，溫度在1100～1200℃范圍內(nèi)，時間為2～5小時；3)深度冷軋，冷軋變形度為90％以上，獲得納米晶不銹鋼材料。本發(fā)明具有材料的選擇范圍廣，方法簡單，便于操作，能做大的尺寸樣品，適宜產(chǎn)業(yè)化要求等特點。
文檔編號C21D11/00GK1966735SQ20051004772
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月16日 優(yōu)先權日2005年11月16日
發(fā)明者龍康, 王勝剛 申請人:中國科學院金屬研究所