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1.2 往复挤压
该工艺最初由M. Richet等于1979年发明，并申请专利。J W Yeh等于1998年开始往复挤压工艺的研究，提出了往复挤压后可以直接成型的方法和装置，也申请了专利。机械科学研究院于2000年开展该工艺研究。往复挤压工艺实用范围广泛，可以直接对不同初始状态的材料进行往复挤压工艺。往复挤压铸锭，可以直接得到块体超细晶材料， 获得最佳的力学性能。往复挤压粉体，可以直接将粉体固化成均匀的块体超细晶材料，有效地消除界面氧化膜。
往复挤压加工过程如图1.2所示，试样首先在上冲头的作用下发生挤压变形，通过紧缩区后又在下冲头的作用下发生镦粗变形，完全通过紧缩区后，下冲头将试样按上述过程反向压回，直至完成一个循环，经过多个循环产生很大的累积应变量后，就可以得到均匀的超细晶组织。往复挤压时挤压和压缩同时进行，不但可以挤压铸锭，在一定温度下，还可以直接挤压粉体将其固化成均匀致密的块体超细晶材料。
往复挤压工艺的特点：1）能够制备大体积均匀细晶材料，有实现商业应用的前途；2）可以获得任意大的应变而没有试样破裂的危险；3）挤压工艺与压缩工艺同时进行，连续变形，无需改变试样的原始形状；4）材料在变形过程中基本处于压应力状态，有利于消除材料初始组织的各种缺陷。
图1.2 往复挤压原理图
1.3 高压扭转
高压扭转是由前苏联学者A Panaro等人于20世纪50年代末首先提出并进行实验、理论研究，而后逐步应用于实际生产中的[6]。苏联学者在YNM-30万能材料试验机上对高压扭转复合加载成形方法进行了实验研究。到20世纪90年代，这种方法被R Z Valiev等人改进并用于研究材料大变形下的相变以及大的塑性变形后组织结构的变化。他们发现经过高压下的严重扭转变形后，材料内部形成了大角度晶界的均匀纳米结构，材料的性能也发生了质的变化。这一成果使高压扭转成为制备块体纳米材料的一种新方法，且被认为是最有希望实现工业化生产的有效途径之一。
高压扭转也是制备纳米材料的有效方法，如图1.3所示，试样在冲头和支座之间承受很大的压力，同时由于模支座的旋转，材料发生强烈的剪切应变，试样外侧剪切应变量甚至可以达到几百，材料的塑性最大限度得到发挥，该方法被认为是大塑性变形技术中细化能力最强的工艺。由于便于调节累积应变量和变形速度，高压扭转适于加工盘状材料和固化粉体材料。
综合国内外学者的研究表明：高压扭转与镦粗相比具有很大的优越性，如促使变形均匀，降低变形抗力，增加变形量等等。
图1.3 高压扭转原理示意图
1.4 累积叠轧
累积叠轧工艺最早是日本Saito等于1999年左右提出来的，其工艺原理如图1.4所示[7]。累积叠轧是将表面进行脱脂及加工硬化等处理后的尺寸相等的两块金属薄板材料在一定温度下叠轧并使其自动焊合，然后重复进行相同的工艺反复叠轧焊合，从而使材料的组织得到细化、夹杂物分布均匀，大幅度提高材料的力学性能。轧制是制备板材最具优势的塑性变形工艺，然而随着材料厚度的减小，材料的总应变量受到限制。在累积叠轧工艺中，材料可以反复轧制，累积应变可以达到较大值，在理论上能获得很大的压下量，突破了传统轧制压下量的限制，并可连续制备薄板类的超细晶金属材料，因此ARB 工艺被认为是剧变形工艺中惟一有希望能工业化生产大块超细晶金属材料的方法。
累积轧制的特点：1）轧制温度低于材料的再结晶温度，防止再结晶削弱其累积应变量；2）每道次的压下量不得低于50，以保证轧制后板材能够焊合在一起；3）细化能力强，轧制道次越多，组织越均匀。可以生产超细晶板材，提高材料综合性能，为大规模工业化生产提供了比较可靠的方法；4）可进行不同金属材料的复合，为生产新型复合材料提供了方向，且应用前景广阔，是减少能源消耗，节约有效资源，实现金属材料可持续发展的有效手段。