日前，兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室与中科院金属所沈阳材料科学国家研究中心研究团队通过采用冷轧与低温高压扭转组合大塑性变形工艺，成功制备了热机性能稳定的纯铝纳米晶体。该材料平均晶粒尺度约为65nm，硬度为840MPa,塑性变形诱导晶界发生弛豫使材料具有良好的热机稳定性能，试验证明加热至200℃（高于再结晶温度）该等轴纳米晶体仍然保持稳定。相关研究论文以题为 “Formation of stable equiaxial nanograined Al via combined plastic deformation” 发表在国际材料科学领域TOP期刊《Scripta Materialia》 上。第一作者为兰州理工大学硕士生王兵，通讯作者为国家重点实验室乔及森教授和我校柔性引进专家李秀艳研究员。

 制备过程中材料首先经过冷轧获得平行条带组织，在TD面被拉长的层片组织其晶粒尺度约为270nm, 在RD面的晶粒形貌类似，平均晶粒度约为340nm。观察统计得知在不同的取向平面上变形后的组织晶粒度从几十纳米到800纳米不等。而变形条带组织各个晶粒生长及变形方向基本一致，无异常晶粒长大，说明材料未发生动态回复。

 经过冷轧后的材料进一步进行液氮低温高压扭转变形，获得平均晶粒尺寸约为65nm的等轴晶。低温和高压条件下的特有应力状态保证了材料变形过程中有效抑制晶界迁移，从而保证材料可以被不断细化。在HPT剪切变形过程中可以形成低能晶界，同时晶界被弛豫，低能晶界随着等轴晶粒形成，使得材料的机械性能和稳定性能获得大幅提升。

 通过两种工艺的合理调配获得了平均晶粒度为65nm的纳米晶铝材，其硬度达到840MPa。该种材料的晶界中存在Σ晶界，,弛豫后的晶界变得异常稳定，在被加热到200℃（纯铝的再结晶温度为150℃），仍然保持良好的晶粒度和高机械性能。基于素化理论构筑的该种纳米金属材料具有广泛而重要的应用前景。该项工作得到“沈阳材料科学国家研究中心-省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室材料可持续发展联合基金”的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114054