对纳米晶材料的制备过程进行深入研究，制造更轻、更强、更耐用的零部件和构件，从而提高产品的性能和寿命。
纳米材料表现出非凡的强度和一定的延展性，这使得它们在某些情况下具有特殊的物理特性。为了在结构应用中充分利用这些材料特性，需要以块体形式制造纳米材料，在过去的几十年里，科学家们采用了严重塑性变形技术。
使用拉丝、累积轧制粘接、通道角挤压等方法，已经成功地制造了纳米材料和纳米层状材料，等通道角挤压和累积轧制粘接，这两种工艺可以生产适合结构应用的尺寸，和数量的纳米材料片和棒材。
小尺寸的纳米结构，主要是针对立方晶体金属，以及这两者的复合组合，即fcc-fcc和fcc-bcc，许多具有实际应用价值的金属，具有六方密结构，例如锆、镁和钛等。
研究人员尝试利用累积轧制粘接方法，制备纳米层状的Zr-Nb复合材料，但在工程规模上，制造纳米级六方密堆金属一直非常困难，以前的方法只能得到少量的纳米Zr材料。
而目前，可以使用磁控溅射或其他沉积方法，制备纳米层状的Zr-Nb复合材料，并且通过高压扭转可以制备纳米晶粒Zr。
但高压扭转不适合大规模生产，并且会导致α-Zr相转变成ω-Zr相和β-Zr相，虽然球磨法可以制造约5纳米的纳米晶Zr，但部分Zr也会转变成面心立方相。
在此之前，可以使用累积轧制粘接的方法，来制造Zr-Nb层状复合材料，可当层厚达到4微米时，就因剪切带的形成而中止了，进而在单相Zr的累积轧制粘接过程中，形成了超细晶粒的显微结构。
这种纳米晶Zr，是在退火过程中形成的，而不是在精细化过程中形成的，并且显示出很差的热稳定性。
随着退火温度的增加，纳米晶的体积分数急剧下降，为了满足工程应用的需求，研究人员需要探索更有效的方法，来制造大规模纳米级六方密堆金属材料，以此来实现其优异的力学性能和热稳定性。
为了制备纳米层状的Zr/Nb材料，研究人员首先使用的是高纯度Zr和Nb片材，这些片材具有2毫米的厚度，且可以显示出优先取向，和平均晶粒尺寸为40微米的等轴晶粒。
其次，研究人员使用了一种称为ARB的工艺，来进行材料处理，将一个2毫米厚的Nb片材，夹在两个1毫米厚的Zr片材之间，通过这种夹层技术，新的Nb-Zr界面只在第一道轧制时形成，随着重复进行辊压连接步骤，层数也会逐渐增加，而单个层的厚度则减小。
在这个过程中，夹断、脱粘和剪切带等各种不稳定性因素，会妨碍层的细化。早期的数学力学模型表明，当两种成分之间的流动应力比率较低时，可以避免这些问题，基于这一理论，研究人员在过程中进行了静态退火步骤，持续时间为60分钟。
并且每次辊压连接后，都需要进行一次退火，对应于1.4的增量应变区间。为了研究Zr-Nb界面的化学清晰度，研究人员使用能量色散光谱，在透射电子显微镜中进行了分析，同时针对层厚为92纳米的样品，进行的EDS线扫描显示没有混合的迹象。
在距离界面4.5纳米以内的层中，显示出不同的纯相化学成分，并且附带了EDS线用来扫描结果，结果清晰地显示了Zr和Nb之间的快速相变。
为了探测快速相变，研究人员使用中子衍射，在所有长度尺度上对每个相的体积纹理进行了测量。
而与通过HPT产生的纳米结构Zr不同的是，通过ARB制备的纳米结构，并没有与Zr发生可测量的同素异构相变，而为了研究退火对ARB过程中，微观结构和织构发展的影响，研究人员观察了退火前后，26微米层的纹理变化。
在退火后，Zr和Nb都表现出，与已经轧制过的hcp和bcc材料类似的响应，Nb在退火前后保持了较弱的滚动纹理，而Zr则显示出在退火后重新定向的迹象，偏离了初始方向。
为了进一步评估晶粒和层的形貌变化，研究人员使用电子背散射衍射技术，对样品进行了多次扫描。
在纳米晶粒Zr块体制备过程中，通过双相界面抑制不稳定性是一种有效的方法，而纳米晶材料的制备过程中，晶粒尺寸的不稳定性则是一个常见的问题，因为小晶粒具有较高的表面自由，和较大的微应变。
这种制备方法可以被广泛应用于材料科学和工程领域，用于制备高性能的纳米晶材料。它不仅提供了更好的机械性能和热稳定性，还有望应用于增材制造、电子器件和催化剂等领域，推动材料科学的发展。
