ARB技术的工作原理如图1。1所示[1,2]，我们可以很明显地看出ARB技术是一种重复循环材料的堆叠与轧制过程的加工工艺。第一步是将初始材料（可以是经过一道次轧制的板材）从中剪开，并对轧制过程中所会接触的界面进行处理：用丙酮浸泡清洗去表面的油污，然后用带钢丝刷的角磨机打磨，以去除表面的氧化层和杂质，露出新鲜表面，这一过程可以增加初始板材在轧制过程中的结合强度；然后将打磨处理后露出的新鲜表面叠在一起。为了避免板料在轧制过程中的相对滑动，我们还需在板材的四角处钻孔，并用细钢丝或者铆钉锁紧；最后，根据所用材料选取适当温度进行无润滑轧制，每道次的轧制压下量约为50%，轧制力和摩擦力的共同作用使得两块初始板材轧合在一起，成为一个整体，以上三个步骤即为累积叠轧一个循环道次。之后重复这一过程，直至达到最终所需要的较大的变形量为止。我们可以将上述过程归纳为裁剪并表面处理、叠合、轧制三个步骤。论文网

图1。1  ARB技术的工作原理

1。2。2  累积叠轧技术的工艺特点

ARB工艺的操作流程如图1。2所示，我们可以看出ARB不仅是轧制过程，也是界面结合过程，这些界面在后续道次中不断模糊，却不会消失，能有效阻碍裂纹的扩展，提高材料的强度。另一方面，这些界面也阻碍了晶粒的生长，起到细化晶粒的效果，同样能提高材料强度。虽然不需要复杂的设备，但ARB工艺可以突破传统轧制工艺的极限变形量，虽然不能实现理论上的无限次循环轧制，但这已是对传统工艺的极大超越。研究中不断优化ARB的工艺参数，使之能工厂化批量化生产，具有实际意义。

图1。2  ARB技术工艺流程图

在轧制过程中，当变形小于一定值时，层表面不能形成强粘结，称为辊合门槛值。辊合门槛是粘结效果的一个关键因素。轧制前，镁层表面形成一层硬氧化镁，轧制过程中，氧化膜被视为物理障碍。只有达到一定的压下量时，辊的压力足够大来打破镁氧化膜并克服障碍。底层洁净的镁基挤压通过氧化物层的裂缝，与Al形成粘合层。因此在累积叠轧过程中，须考虑每道次变形量的下限值，即产生足够结合强度的临界变形量，即两片金属表面相遇并结合之前必须克服一定的能量界限[3]。经过丙酮脱脂和带钢丝的角磨机打磨后的Mg/Al界面，当变形量较低时，没有足够的压力突破氧化层，并不能完美结合，换句话说，因为氧化层的阻碍，只能达到一定的压力和变形，才能使Mg/Al原子结合。不能结合的金属会在轧制后脱离，这意味着制备的失败。不同金属需要的压下量不同，但一般均大于30%[4-6] 。即以小于30%的压下量轧制时，界面结合失败，轧制往往不能成功

1。2。3  累积叠轧后材料组织与性能的特点

表1。1是N。 Tsuji[3，4]等对不同金属或者合金经ARB后的显微组织、晶粒尺寸和拉伸强度的总结。

表1。1不同金属或者合金经ARB后的显微组织、晶粒尺寸和拉伸强度[7]

ARB工艺中，在轧制力的作用下，晶粒被沿轧制方向伸长，如图1。3所示。X。 Huang[8]等人的研究表明：随着累积叠轧道次的增加，晶粒变得越来越小，而晶粒间取向差逐渐增大，同传统冷轧相比，在更低的应变水平下，累积叠轧就可以达到大角度晶界，如图1。4所示。ARB一般采用无润滑摩擦，轧件与轧辊间存在很大摩擦，摩擦力的作用造成了样品在厚度方向上的不均匀。同时，轧制道次的增加能改善界面结合质量。

图1。3  AA1100累积叠轧4道次后的TEM微观组织形貌[8]