【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，尤其是具有面心立方和体心立方结构的金属材料的一种单晶体的制备方法。
技术介绍
1、单晶，其晶体内部的微观粒子（原子、离子、分子等）在三维空间呈规则的周期性排列，晶体整体在三维方向上由同一空间格子——晶格构成，排列方式为长程有序。晶格在三维空间呈现严格的平移对称和n重旋转对称（n=2，3，4，6）。这里，n重旋转对称是指晶格转动角时，与未转动时的晶格完全重合。
2、在单晶体中引入孪晶界可以增强其力学或功能特性[chen g, peng y, zheng g.et al . polysynthetic twinned tial single crystals for high-temperatureapplications. nature materials, 2016,15(8): 876-881; ladislav s, natalyia l,kari u, et al. twin microstructure dependent mechanical response in ni–mn–gasingle crystals. applied physics letters, 2010, 96(13): 131903]。孪晶界两边的晶格结构呈镜面对称，孪晶界两边的原子之间也像其他没有界面的区域的原子一样完美结合。与含随机大角度晶界的多晶体相比，孪晶界对晶体对称性的改变很小，有时孪晶的对称要素甚至与晶体的对称要
3、虽然很多材料的单晶比多晶具有更优异的性能，但由于制备技术和成本的原因，单晶的应用仍然很受局限[kusama t, omori t, saito t, et al. ultra-large singlecrystals by abnormal grain growth. nature communications, 2017, 8(1): 354.]。单晶通常在凝固过程中通过晶体生长方法制造，如bridgman法和czochralski法。但对于有些金属材料，晶体生长的凝固过程残留的枝晶偏析等缺陷无法通过后续的加工过程中消除[pistor j, körner c. a novel mechanism to generate metallic single crystals. scientific reports, 2021, 11(1): 24482]；还有，金属材料中有些合金相不能在固-液相变中形成、而其对应成分的合金凝固形成的单晶前驱体相在后续的温度变化过程中经过相变又变成了多晶[lashley j c, stout m g, pereyra r a, et al. the criticalrecrystallization strain of δ-plutonium. scripta materialia, 2001, 44(12):2815-2820]。通过金属材料固体中晶界的长程迁移制备大晶粒和单晶的技术可以克服这类技术缺陷。有两个重要的参数控制晶界迁移：晶界迁移驱动力和晶界迁移率。这两个参数的变化可以在金属材料中引发异常晶粒长大，生长出单晶或大晶粒的组织。
4、（1）控制晶界迁移驱动力制备单晶的方法
5、对多晶金属材料施加一个稍大于该材料再结晶临界变形量的塑性变形，使其在后续退火过程中只形成一个或少数几个再结晶晶核。变形基体中的晶界两侧的畸变能(塑性变形储存能)相当，不能提供足够高的驱动力来驱动基体中这些晶界的迁移。而新形成的一个或少数几个再结晶晶核(畸变能已释放)与含畸变能的基体之间的畸变能的差异，能够作为驱动力驱动该晶核与基体之间晶界的长程迁移。再结晶晶核吞并变形基体，制备出单晶/大晶粒金属材料。这种方法称为临界变形-退火再结晶法。该过程中再结晶退火升温速度要控制的很慢（每天20-50 k），以诱导形成最初的一个或少数再结晶晶核在整个样品中生长，同时避免快速加热诱发更多晶核的形成。整个退火过程可能需要数天时间。而且这种方法不能控制所制备出的晶体的取向，需要制备多个样品来增加制备出某个特定取向单晶的概率。[sauveur a. note on the crystalline growth of ferrite below its thermalcritical range. proceedings of the international association for testing materials london, 1912, 2(11); schmid e, boas w. plasticity of crystals.1950; lashley j c, stout m g, pereyra r a, et al. the criticalrecrystallization strain of δ-plutonium. scripta materialia, 2001, 44(12):2815-2820]
6、（2）晶界取向差的不均匀分布引起的异常晶粒长大
7、在再结晶后的多晶体中，储存能对晶界迁移驱动力的贡献非常有限。这时晶界迁移的驱动力与晶界能成正比。不同取向差的晶界具有不同的晶界能，这不仅导致其晶粒长大(晶界迁移)的驱动力不同，更重要的是其晶界迁移率会随晶界取向差的变化产生几个数量级的差别。通常，取相差为25~40°的晶界能量较高，晶界迁移率高，称之为高可动晶界[rajmohan n, szpunar j a, hayakawa y. a role of fractions of mobile grainboundaries in secondary recrystallization of fe–si steels. acta mater本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述多晶立方金属材料包括面心立方和体心立方金属材料；
3.根据权利要求2所述的一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中强织构组份、、，织构强度达到≥5 mud，或者在该材料的二维组织图中，该强织构组份理想取向±15°范围内的晶粒体积占比≥30%。
4.根据权利要求2所述的一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中弱的织构组份为、，织构强度< 5 mud，在背散射电子衍射组织分布图中，能观察到该取向±15°范围内的晶粒存在。
5.根据权利要求2所述的一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中退火处理后得到单晶体是含有且仅含有、(面心立方材料)或、(体心立方材料)两种取向组份互为孪晶的单晶体。
6.根据权利要求1所述的一种立方金属材料单晶体制备方法，其特征在于：剧烈剪切变形加工在材料中引入一强一弱两种织构组份后，材料中
7.根据权利要求1所述的一种立方金属材料单晶体制备方法，其特征在于：所述立方金属材料的堆垛层错能≤64.2 mJm-2。
8.根据权利要求1所述的一种立方金属材料单晶体制备方法，其特征在于：所述步骤1）剧烈剪切变形加工之前还包括对立方金属原材料进行加热至0.2~0.8 Tm，保温0.1~48小时，对原材料进行退火预处理步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述多晶立方金属材料包括面心立方和体心立方金属材料；
3.根据权利要求2所述的一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中强织构组份、、，织构强度达到≥5 mud，或者在该材料的二维组织图中，该强织构组份理想取向±15°范围内的晶粒体积占比≥30%。
4.根据权利要求2所述的一种立方金属材料单晶体的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中弱的织构组份为、，织构强度< 5 mud，在背散射电子衍射组织分布图中，能观察到该取向±15°范围内的晶粒存在。
5.根据权利要求2...
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