第1期 李强等：GH720L山i合金y+Y两相区再结晶行为 ·81· 点阵的普通位错困难很多，因此γ相回复过程明显 参考文献 慢于基体.林一坚和Cahn阳通过对IC-218合金的 [1]Furrer D U,Fecht F J.y'formation in superalloy U720LI.Scripta 研究认为：在共格YIy界面处，超位错由Y进入Y Mater,1999,40(11):1215 相时将分解为两个互斥的独立位错并伴随着反向畴 Jackson M P,Reed R C.Heat treatment of UDIMET 720Li:the effect of microstructure on properties.Mater Sci Eng A,1999,259 界的溶解，属于能量降低过程：而普通位错由γ相 (1):85 基体进入y相需要克服两个1/201]位错间的斥 B]Qu J L,Du J H,Deng Q,et al.The structural evolution of alloy 力使其形成配对状态，在不存在外加应力的条件下 GH720Li ingots during hot working.J Mater Eng,2006(Suppl 1):139 极为困难.这一现象导致yy界面在一定程度上成 (曲敬龙，杜金辉，邓群，等.GH720Li合金铸锭热加工过程 为了位错运动的单向膜.当γY相周围位错密度较高 中的组织演变行为.材料工程，2006（增刊1）：139) 时，由y相进入基体的超位错分解产生的相斥位错 A Bozzolo N,Souai N,Loge L E.Evolution of microstructure and 难以完全分开，界面间位错运动的难度较大：而当 twin density during thermomechanical processing in a gamma-gam ma prime nickel-based superalloy.Acta Mater,2012,60:5056 γ周围晶粒的再结晶进行得较完全，位错密度较低 [5] Monajati H,Jahazi M,Yue S,et al.Deformation characteristics 时，超位错跨界面运动的阻力因进入基体时所产生 of isothermally forged Udimet 720 nickel-base superalloy.Metall 的相斥位错容易分离大大降低，这促使大量超位错 Mater Trans A,2005,36(4)895 进入基体，有利于Y相内部超位错运动及重新排 [6]Thebault J,Solas D,Rey C,et al.Polycrystalline modelling of Udimet 720 forging /Superalloy 2008.Ohio,2008:409 列，并最终促进回复过程的进行.对于Y相在孪晶 ]Chen G L Superalloys.Beijing:Metallurgical Industry Press, 作用下形成舌状再结晶核心的现象，目前仍没有合 1987 理的解释，可能与部分孪品和相界面的相对取向有 (陈国良.高温合金学.北京：治金工业出版社，1987) 利于Y相超位错进入基体并分解，从而使局部区域 8] Yang G,Wang C,Zhang L Y,et al.Recovery and recrystalliza- tion mechanism in austenitic stainless steel.Trans Mater Heat 位错密度迅速降低有关 Treat,2010,31(12）:55 (杨钢，王昌，张凌义，等.奥氏体不锈钢的回复与再结品机 3结论 制.材料热处理学报，2010,31(12)：55) 9] Humphreys FJ,Hatherly M.Recrystallization and Related Annea- (1)由于大量一次Y相对晶界运动的钉扎作 ling Phenomena.London:Oxford Press,2004 用，GH720Li合金在1100℃热变形及其后的空冷过 [10]Paul H,Driver J H,Maurice C,et al.Recrystallization mecha- 程中主要软化机制为回复过程，仅有部分变形晶粒 nisms of low stacking fault energy metals as characterized on mod- 可通过亚晶合并和亚晶长大的方式进行再结晶形核 el silver single erystals.Acta Mater,2007,55(3):833 [1]Sakai T.Dynamic recrystallization microstructures under hot 且再结晶过程局限于少数晶粒内部而无法向周围变 working conditions.J Mater Process Technol,1995,53 (1/2): 形晶粒长大. 349 (2)经退火使一次y相含量降低后，GH720Li [12]Hu J,Lin D L.Superplasticity in dual-phase NiAl intermetal- 合金再结晶晶粒可通过开动亚晶机制之外的方式， lics.Rare Met Mater Eng,2011,40(5)817 (胡静，林栋梁.双相NAl金属间化合物超塑性.稀有金属 如应变诱导晶界弓弯及位错塞积区进行形核并长 材料与工程，2011,40(5)：817) 大，使合金平均晶粒尺寸及再结晶度升高.但随着 [13]Lin Y J.Deformation recovery and recrystallization of intermetal- 一次Y相达到该温度下的稳定量，合金再结晶进程 lic compounds.Shanghai Iron Steel Res,1994(4):36 将再一次受到抑制. (林一坚.金属间化合物的塑性变形和回复再结品.上海钢 研，1994(4)：36) (3)GH720Li中一次y相能够参与合金的变形 14]Lin Y J,Cahn R W.One-way valve effeet of coherent gamma 过程，并发生一定程度的回复及再结晶现象，但其速 prime/gamma interface on dislocation movement.Shanghai fron 度明显慢于基体；Y相周围的再结晶晶粒及孪晶等 Steel Res,1993(5):1 (林一坚，Cahn R W.共格y/y界面对位错运动的单向阀门 能够促进这一过程的进行. 作用.上海钢研，1993(5)：1)第 1 期 李 强等: GH720Li 合金 γ + γ'两相区再结晶行为 点阵的普通位错困难很多，因此 γ'相回复过程明显 慢于基体． 林一坚和 Cahn ［14］通过对 IC--218 合金的 研究认为: 在共格 γ /γ'界面处，超位错由 γ'进入 γ 相时将分解为两个互斥的独立位错并伴随着反向畴 界的溶解，属于能量降低过程; 而普通位错由 γ 相 基体进入 γ'相需要克服两个 1 /2 ［101］位错间的斥 力使其形成配对状态，在不存在外加应力的条件下 极为困难． 这一现象导致 γ /γ'界面在一定程度上成 为了位错运动的单向膜． 当 γ'相周围位错密度较高 时，由 γ'相进入基体的超位错分解产生的相斥位错 难以完全分开，界面间位错运动的难度较大; 而当 γ'周围晶粒的再结晶进行得较完全，位错密度较低 时，超位错跨界面运动的阻力因进入基体时所产生 的相斥位错容易分离大大降低，这促使大量超位错 进入基体，有利于 γ'相内部超位错运动及重新排 列，并最终促进回复过程的进行． 对于 γ'相在孪晶 作用下形成舌状再结晶核心的现象，目前仍没有合 理的解释，可能与部分孪晶和相界面的相对取向有 利于 γ'相超位错进入基体并分解，从而使局部区域 位错密度迅速降低有关． 3 结论 ( 1) 由于大量一次 γ'相对晶界运动的钉扎作 用，GH720Li 合金在 1100 ℃热变形及其后的空冷过 程中主要软化机制为回复过程，仅有部分变形晶粒 可通过亚晶合并和亚晶长大的方式进行再结晶形核 且再结晶过程局限于少数晶粒内部而无法向周围变 形晶粒长大． ( 2) 经退火使一次 γ'相含量降低后，GH720Li 合金再结晶晶粒可通过开动亚晶机制之外的方式， 如应变诱导晶界弓弯及位错塞积区进行形核并长 大，使合金平均晶粒尺寸及再结晶度升高． 但随着 一次 γ'相达到该温度下的稳定量，合金再结晶进程 将再一次受到抑制． ( 3) GH720Li 中一次 γ'相能够参与合金的变形 过程，并发生一定程度的回复及再结晶现象，但其速 度明显慢于基体; γ'相周围的再结晶晶粒及孪晶等 能够促进这一过程的进行． 参 考 文 献 ［1］ Furrer D U，Fecht F J． γ' formation in superalloy U720LI． Scripta Mater，1999，40( 11) : 1215 ［2］ Jackson M P，Ｒeed Ｒ C． Heat treatment of UDIMET 720Li: the effect of microstructure on properties． Mater Sci Eng A，1999，259 ( 1) : 85 ［3］ Qu J L，Du J H，Deng Q，et al． The structural evolution of alloy GH720Li ingots during hot working． J Mater Eng，2006 ( Suppl 1) : 139 ( 曲敬龙，杜金辉，邓群，等． GH720Li 合金铸锭热加工过程 中的组织演变行为． 材料工程，2006( 增刊 1) : 139) ［4］ Bozzolo N，Souai N，Logé L E． Evolution of microstructure and twin density during thermomechanical processing in a gamma-gam￾ma prime nickel-based superalloy． Acta Mater，2012，60: 5056 ［5］ Monajati H，Jahazi M，Yue S，et al． Deformation characteristics of isothermally forged Udimet 720 nickel-base superalloy． Metall Mater Trans A，2005，36( 4) : 895 ［6］ Thébault J，Solas D，Ｒey C，et al． Polycrystalline modelling of Udimet 720 forging / / Superalloy 2008． Ohio，2008: 409 ［7］ Chen G L． Superalloys． Beijing: Metallurgical Industry Press， 1987 ( 陈国良． 高温合金学． 北京: 冶金工业出版社，1987) ［8］ Yang G，Wang C，Zhang L Y，et al． Ｒecovery and recrystalliza￾tion mechanism in austenitic stainless steel． Trans Mater Heat Treat，2010，31( 12) : 55 ( 杨钢，王昌，张凌义，等． 奥氏体不锈钢的回复与再结晶机 制． 材料热处理学报，2010，31( 12) : 55) ［9］ Humphreys F J，Hatherly M． Ｒecrystallization and Ｒelated Annea￾ling Phenomena． London: Oxford Press，2004 ［10］ Paul H，Driver J H，Maurice C，et al． Ｒecrystallization mecha￾nisms of low stacking fault energy metals as characterized on mod￾el silver single crystals． Acta Mater，2007，55( 3) : 833 ［11］ Sakai T． Dynamic recrystallization microstructures under hot working conditions． J Mater Process Technol，1995，53 ( 1 /2) : 349 ［12］ Hu J，Lin D L． Superplasticity in dual-phase NiAl intermetal￾lics． Ｒare Met Mater Eng，2011，40( 5) : 817 ( 胡静，林栋梁． 双相 NiAl 金属间化合物超塑性． 稀有金属 材料与工程，2011，40( 5) : 817) ［13］ Lin Y J． Deformation recovery and recrystallization of intermetal￾lic compounds． J Shanghai Iron Steel Ｒes，1994( 4) : 36 ( 林一坚． 金属间化合物的塑性变形和回复再结晶． 上海钢 研，1994( 4) : 36) ［14］ Lin Y J，Cahn Ｒ W． One-way valve effect of coherent gamma prime /gamma interface on dislocation movement． J Shanghai Iron Steel Ｒes，1993( 5) : 1 ( 林一坚，Cahn Ｒ W． 共格 γ /γ'界面对位错运动的单向阀门 作用． 上海钢研，1993( 5) : 1) ·81·