工程科学学报.第43卷，第10期：1323-1338.2021年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.10:1323-1338,October 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.05.001;http://cje.ustb.edu.cn 铁/镍基奥氏体多晶合金晶界弯曲研究进展 赵霞2)，王旻)四，郝宪朝)，查向东1)，高明1)，马颖澈3)，刘奎1) 1)中国科学院金属研究所核用材料与安全评价重点实验室，沈阳1100162)中国科学技术大学材料科学与工程学院，合肥2300263)中 国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心，沈阳110016 ☒通信作者，E-mail:minwang(@imr.ac.cn 摘要对于在高温环境服役的金属材料，晶界作为组织结构上的薄弱环节常常引发晶界裂纹而造成合金失效，严重影响了 材料的高温力学性能表现.因而，如何改善晶界状态、提高品界强度，是提高合金高温性能的关键.在铁/镍基奥氏体多品合 金中，采用晶界弯曲的方法强化晶界、改善合金性能一直受到国内外研究人员的广泛关注，从弯曲晶界的获得方法、形成机 制及其对材料性能的影响3个方面概述了目前国内外的研究现状.较为全面地总结了特殊热处理与材料合金化等获得弯曲 晶界的方法；讨论了不同合金中晶界第二相诱发品界弯曲的驱动力和内在机理；介绍了弯曲晶界对材料力学性能、耐蚀性能 及焊接性能的影响.最后，结合当前的研究现状，围绕弯曲晶界的形成条件和机制.以及弯曲晶界对性能的影响.提出了弯曲 晶界未来的研究发展方向. 关键词铁/镍基奥氏体合金：晶界弯曲：热处理：晶界析出相：力学性能 分类号TG142.7 Research progress in grain boundary serration in iron/nickel based austenitic polycrystalline alloys ZHAO Xia2 WANG Min HAO Xian-chao ZHA Xiang-dong GAO Ming,MA Ying-che LIU Kui 1)CAS Key Laboratory of Nuclear Materials and Safety Assessment,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016, China 2)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology of China,Hefei 230026,China 3)Shi-Changxu Innovation Center for Advanced Materials,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China Corresponding author,E-mail:minwang @imr.ac.cn ABSTRACT Grain boundaries of high-temperature metallic materials,such as alloys,are often considered weak.At elevated temperatures,the strength of the grain boundary is relatively lower than that of the intragranular areas,and cracks often initially form on the grain boundary and then develop along it,which leads to premature failure and significantly degrades the mechanical performance of the material at high temperature.Therefore,how to optimize the morphology and improve the strength of the grain boundary is key to improving the properties of alloys at high temperatures.A serrated grain boundary is a type of grain boundary with a wave shape evolving from the bending of the flat grain boundary during special heat treatments.For iron/nickel-based austenitic polycrystalline alloys,grain boundary serration has been viewed as an effective method for strengthening their grain boundaries and enhancing their properties.Here,the research progress of serrated grain boundaries was reviewed based on the aspects of formation method,formation mechanism,and their influence on the properties of materials.The methods of formation of serrated grain boundaries for different types of alloys,such as controlled cooling heat treatment,isothermal heat treatment,mechanical heat treatment,and alloying,were 收稿日期：2021-01-05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51801211)铁/镍基奥氏体多晶合金晶界弯曲研究进展 赵    霞1,2,3)，王    旻1,3) 苣，郝宪朝1,3)，查向东1,3)，高    明1,3)，马颖澈1,3)，刘    奎1,3) 1) 中国科学院金属研究所核用材料与安全评价重点实验室, 沈阳 110016    2) 中国科学技术大学材料科学与工程学院, 合肥 230026    3) 中 国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心, 沈阳 110016 苣通信作者， E-mail: minwang@imr.ac.cn 摘    要    对于在高温环境服役的金属材料，晶界作为组织结构上的薄弱环节常常引发晶界裂纹而造成合金失效，严重影响了 材料的高温力学性能表现. 因而，如何改善晶界状态、提高晶界强度，是提高合金高温性能的关键. 在铁/镍基奥氏体多晶合 金中，采用晶界弯曲的方法强化晶界、改善合金性能一直受到国内外研究人员的广泛关注. 从弯曲晶界的获得方法、形成机 制及其对材料性能的影响 3 个方面概述了目前国内外的研究现状. 较为全面地总结了特殊热处理与材料合金化等获得弯曲 晶界的方法；讨论了不同合金中晶界第二相诱发晶界弯曲的驱动力和内在机理；介绍了弯曲晶界对材料力学性能、耐蚀性能 及焊接性能的影响. 最后，结合当前的研究现状，围绕弯曲晶界的形成条件和机制，以及弯曲晶界对性能的影响，提出了弯曲 晶界未来的研究发展方向. 关键词    铁/镍基奥氏体合金；晶界弯曲；热处理；晶界析出相；力学性能 分类号    TG142.7 Research  progress  in  grain  boundary  serration  in  iron/nickel  based  austenitic polycrystalline alloys ZHAO Xia1,2,3) ，WANG Min1,3) 苣 ，HAO Xian-chao1,3) ，ZHA Xiang-dong1,3) ，GAO Ming1,3) ，MA Ying-che1,3) ，LIU Kui1,3) 1) CAS Key Laboratory of Nuclear Materials and Safety Assessment, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China 2) School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China 3) Shi-Changxu Innovation Center for Advanced Materials, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China 苣 Corresponding author, E-mail: minwang@imr.ac.cn ABSTRACT    Grain  boundaries  of  high-temperature  metallic  materials,  such  as  alloys,  are  often  considered  weak.  At  elevated temperatures, the strength of the grain boundary is relatively lower than that of the intragranular areas, and cracks often initially form on the grain boundary and then develop along it, which leads to premature failure and significantly degrades the mechanical performance of the material at high temperature. Therefore, how to optimize the morphology and improve the strength of the grain boundary is key to improving  the  properties  of  alloys  at  high  temperatures.  A  serrated  grain  boundary  is  a  type  of  grain  boundary  with  a  wave  shape evolving  from  the  bending  of  the  flat  grain  boundary  during  special  heat  treatments.  For  iron/nickel-based  austenitic  polycrystalline alloys, grain boundary serration has been viewed as an effective method for strengthening their grain boundaries and enhancing their properties. Here, the research progress of serrated grain boundaries was reviewed based on the aspects of formation method, formation mechanism, and their influence on the properties of materials. The methods of formation of serrated grain boundaries for different types of  alloys,  such  as  controlled  cooling  heat  treatment,  isothermal  heat  treatment,  mechanical  heat  treatment,  and  alloying,  were 收稿日期: 2021−01−05 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51801211） 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期：1323−1338，2021 年 10 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 10: 1323−1338, October 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.05.001; http://cje.ustb.edu.cn