超細(xì)晶金屬材料因具有高強度、高硬度等性能優(yōu)點得到了廣泛關(guān)注。除此之外，研究還發(fā)現(xiàn)超細(xì)晶純鈦的快速鈍化使其相對于粗晶純鈦而言有更高的耐腐蝕性能。目前，制備超細(xì)晶金屬主要采用劇烈塑性變形技術(shù)，其中應(yīng)用最為廣泛的是等通道轉(zhuǎn)角擠壓工藝(ECAP)，隨后，研究者相繼開發(fā)了高壓扭轉(zhuǎn)工藝(HTP)、累積疊軋工藝(ARB)。這些技術(shù)在獲得超細(xì)晶組織的同時也具有難以克服的局限性，G.P.Dinda等用反復(fù)冷軋工藝制備了納米晶Ni、Ti和Zr，其晶粒尺寸可以細(xì)化到80nm以下。該技術(shù)采用12～26μm厚的純金屬箔(金屬純度>99%Ni、Ti、Zr)，冷軋之前先把金屬箔疊4次，形成一個類似“三文治”的層狀結(jié)構(gòu)。該工藝制備的納米晶金屬含有明顯的界面，而且局部界面的結(jié)合并不理想，該研究也未報道制備的納米晶金屬的力學(xué)性能。

研究人員采用反復(fù)軋制工藝細(xì)化工業(yè)純鈦組織，將TA1工業(yè)純鈦板(厚度8mm)在工業(yè)軋機上反復(fù)軋制，直到軋機的極限厚度(0.2mm)為止。探索用普通軋制技術(shù)制備超細(xì)晶純鈦板的可行性，為制備低成本、高強度超細(xì)晶純鈦進(jìn)行有益的嘗試。

實驗材料為TA1工業(yè)純鈦板，尺寸為250mm×100mm×8mm，將其在650℃下保溫1h退火后，獲得平均晶粒尺寸為80μm的等軸晶組織。為了降低純鈦板的變形抗力，軋制前將純鈦板加熱到450℃保溫一段時間后再軋制。采用的軋機為大型二輥粗軋機和二/四輥精軋機，軋制速度均小于10m/min。先采用粗軋機反復(fù)軋制純鈦板，當(dāng)厚度小于1mm時，再采用精軋機，反復(fù)軋制到軋機的極限厚度0.2mm。在軋制前及軋制過程中，分別在板材厚度為8、1.0、0.5、0.2mm時取樣，進(jìn)行金相觀察、透射電鏡分析(TEM)、X射線衍射分析(XRD)、靜態(tài)拉伸試驗及斷口掃描電鏡分析(SEM)，研究軋制過程中純鈦板組織和性能的變化。結(jié)果表明：

(1)純鈦在常規(guī)軋機上經(jīng)過反復(fù)軋制可顯著細(xì)化晶粒，晶粒尺寸由軋制前的80μm降至120nm。

(2)純鈦強度隨著軋制應(yīng)變量的增加而提高，當(dāng)Von Mises等效應(yīng)變?yōu)?.4時，平均屈服強度提高到678MPa，是軋制前粗晶的3倍多。

(3)位錯及其交互作用是細(xì)化晶粒的主要機制，在高密度位錯區(qū)域由于位錯的交互作用而形成了位錯胞和亞晶粒，最終演變成超細(xì)晶粒。細(xì)晶強化和加工硬化是導(dǎo)致純鈦軋制后強度顯著提高的主要原因。