GH4175高温合金中初生γ′相在等温压缩过程中的晶粒细化与孪晶形成机制研究

本文系统研究了GH4175高温合金在等温压缩过程中初生γ′相的演化机制，通过动态再结晶(DRX)与溶解的协同作用实现了γ(1.75±0.31 μm)+γ′(0.99±0.32 μm)双相细晶组织。研究发现高变形温度(1100℃)、低应变速率(1 s-1)和高应变(0.9)条件下，连续DRX(CDRX)和不连续DRX(DDRX)使DRX分数达87.7%，Cr元素通过γ/γ′相界面扩散主导溶解过程，而大角度晶界(HAGBs)促进初生γ′相细化。同时Σ3型孪晶形成使Schmidt因子(m)从0.29增至0.49，显著提升合金高温塑性。

　　

Highlight

通过等温压缩过程中初生γ′相的晶粒细化和孪晶形成，在GH4175高温合金中获得了具有优异高温塑性的γ(1.75±0.31 μm) + γ′(0.99±0.32 μm)双相细晶组织。团簇状大尺寸初生γ′相通过动态再结晶(DRX)和溶解的协同作用得到细化。研究表明，在变形温度1100℃、应变速率1 s^-1和应变0.9条件下，初生γ′相均匀分布且晶粒尺寸细化至0.99 μm。

DRX mechanisms of the primary γ′ phases

在镍基高温合金中，γ基体相在等温压缩过程中主要发生连续动态再结晶(CDRX)和不连续动态再结晶(DDRX)。本研究探讨了GH4175高温合金中初生γ′相的DRX机制。图4显示在1050℃和1100℃变形温度下，初生γ′相的低角度晶界(LAGBs)和晶粒取向差(GOS)分布表明，高变形温度促进位错重排形成亚晶界，进而演化为新晶粒。特别在1100℃时，DRX分数高达87.7%，新形成的等轴晶粒通过晶界迁移显著改善组织均匀性。

Conclusions

为获得具有优异高温塑性的理想组织，研究了变形参数对GH4175高温合金初生γ′相形貌、体积分数、晶粒尺寸和DRX分数的影响，并分析了导致初生γ′相晶粒细化和塑性改善的DRX、溶解及孪晶机制。主要结论如下：

1. 1.

   变形参数显著影响初生γ′相的演化行为，高变形温度、低应变速率和高应变促进CDRX和DDRX发生；

2. 2.

   原有和新形成的HAGBs加速团簇状大尺寸初生γ′相的溶解；

3. 3.

   初生γ′相中Σ3型孪晶的形成使Schmidt因子(m)从0.29增至0.49，有效提升合金塑性。