對納米晶材料的制備過程進行深入研究，制造更輕、更強、更耐用的零部件和構件，進而提高産品的性能和壽命。
納米材料表現出非凡的強度和一定的延展性，這使得它們在某些情況下具有特殊的實體特性。為了在結構應用中充分利用這些材料特性，需要以塊體形式制造納米材料，在過去的幾十年裡，科學家們采用了嚴重塑性變形技術。
使用拉絲、累積軋制粘接、通道角擠壓等方法，已經成功地制造了納米材料和納米層狀材料，等通道角擠壓和累積軋制粘接，這兩種工藝可以生産适合結構應用的尺寸，和數量的納米材料片和棒材。
小尺寸的納米結構，主要是針對立方晶體金屬，以及這兩者的複合組合，即fcc-fcc和fcc-bcc，許多具有實際應用價值的金屬，具有六方密結構，例如锆、鎂和钛等。
研究人員嘗試利用累積軋制粘接方法，制備納米層狀的Zr-Nb複合材料，但在工程規模上，制造納米級六方密堆金屬一直非常困難，以前的方法隻能得到少量的納米Zr材料。
而目前，可以使用磁控濺射或其他沉積方法，制備納米層狀的Zr-Nb複合材料，并且通過高壓扭轉可以制備納米晶粒Zr。
但高壓扭轉不适合大規模生産，并且會導緻α-Zr相轉變成ω-Zr相和β-Zr相，雖然球磨法可以制造約5納米的納米晶Zr，但部分Zr也會轉變成面心立方相。
在此之前，可以使用累積軋制粘接的方法，來制造Zr-Nb層狀複合材料，可當層厚達到4微米時，就因剪切帶的形成而中止了，進而在單相Zr的累積軋制粘接過程中，形成了超細晶粒的顯微結構。
這種納米晶Zr，是在退火過程中形成的，而不是在精細化過程中形成的，并且顯示出很差的熱穩定性。
随着退火溫度的增加，納米晶的體積分數急劇下降，為了滿足工程應用的需求，研究人員需要探索更有效的方法，來制造大規模納米級六方密堆金屬材料，以此來實作其優異的力學性能和熱穩定性。
為了制備納米層狀的Zr/Nb材料，研究人員首先使用的是高純度Zr和Nb片材，這些片材具有2毫米的厚度，且可以顯示出優先取向，和平均晶粒尺寸為40微米的等軸晶粒。
其次，研究人員使用了一種稱為ARB的工藝，來進行材料處理，将一個2毫米厚的Nb片材，夾在兩個1毫米厚的Zr片材之間，通過這種夾層技術，新的Nb-Zr界面隻在第一道軋制時形成，随着重複進行輥壓連接配接步驟，層數也會逐漸增加，而單個層的厚度則減小。
在這個過程中，夾斷、脫粘和剪切帶等各種不穩定性因素，會妨礙層的細化。早期的數學力學模型表明，當兩種成分之間的流動應力比率較低時，可以避免這些問題，基于這一理論，研究人員在過程中進行了靜态退火步驟，持續時間為60分鐘。
并且每次輥壓連接配接後，都需要進行一次退火，對應于1.4的增量應變區間。為了研究Zr-Nb界面的化學清晰度，研究人員使用能量色散光譜，在透射電子顯微鏡中進行了分析，同時針對層厚為92納米的樣品，進行的EDS線掃描顯示沒有混合的迹象。
在距離界面4.5納米以内的層中，顯示出不同的純相化學成分，并且附帶了EDS線用來掃描結果，結果清晰地顯示了Zr和Nb之間的快速相變。
為了探測快速相變，研究人員使用中子衍射，在所有長度尺度上對每個相的體積紋理進行了測量。
而與通過HPT産生的納米結構Zr不同的是，通過ARB制備的納米結構，并沒有與Zr發生可測量的同素異構相變，而為了研究退火對ARB過程中，微觀結構和織構發展的影響，研究人員觀察了退火前後，26微米層的紋理變化。
在退火後，Zr和Nb都表現出，與已經軋制過的hcp和bcc材料類似的響應，Nb在退火前後保持了較弱的滾動紋理，而Zr則顯示出在退火後重新定向的迹象，偏離了初始方向。
為了進一步評估晶粒和層的形貌變化，研究人員使用電子背散射衍射技術，對樣品進行了多次掃描。
在納米晶粒Zr塊體制備過程中，通過雙相界面抑制不穩定性是一種有效的方法，而納米晶材料的制備過程中，晶粒尺寸的不穩定性則是一個常見的問題，因為小晶粒具有較高的表面自由，和較大的微應變。
這種制備方法可以被廣泛應用于材料科學和工程領域，用于制備高性能的納米晶材料。它不僅提供了更好的機械性能和熱穩定性，還有望應用于增材制造、電子器件和催化劑等領域，推動材料科學的發展。
