导读：本文通过在氩气保护下的分段退火，跟踪了激光选取熔化（SLM）Inconel 718在不同温度下的原位结构变化。对于不同温度下的晶界迁移速率和再结晶机制地观察和统计，发现应力诱导晶界迁移主导了此合金的再结晶，并且发现反常晶粒生长归功于高的晶界迁移速率和非均匀结构，使晶界快速的消耗高应变区域最终导致了反常生长晶粒。此外，本文对于不同温度下的再结晶模式和晶界迁移速率进行了详细地讨论。

对于激光选取熔化方法制备的金属，再结晶退火经常用来弱化织构，减小晶粒尺寸，消除残余应力和沉淀强化相。然而，反常晶粒长大经常观测到。特别是FCC金属，比如Inconel 718， Inconel 719，Co-Cr合金，和不锈钢等， 再结晶温度往往大于1000℃，并且大尺寸的基体晶粒和退火孪晶经常被发现。但是， FCC金属在如此高温下的反常晶粒长大现象的机理仍然不清楚。

实际上，在如此高温下的大面积的原位结构演化观测非常困难，于是南洋理工大学大学研究人员巧妙地利用氩气的保护来追踪SLM Inconel 718合金在不同温度下的结构变化。其工作发现，SLM Inconel 718合金在1150和1075℃下的再结晶由strain-induced boundary migration（SIBM，应力诱导晶界迁移）来主导，在1150℃，由于晶界移动性的增加和沉淀相粗化导致的Zener pinning作用减少，晶界的迁移速率会加快，从而快速地吞并掉高应力区域，最终导致了晶粒的反常生长。相反，在1075℃，由于低晶界移动性和高的Zener pinning作用，晶界的迁移速率比较慢，以至于应力诱导晶界迁移在大量的晶界处出现，并且新形成的再结晶晶粒会相对均匀的生长，最终导致了细晶粒的出现。其研究所用的方法可用来研究其他SLM制备FCC合金。

相关研究成果以题“Fine grains within narrow temperature range by tuning strain-induced boundary migration dominated recrystallization for selective laser melted Inconel 718”发表在著名期刊Scripta Materialia上。

链接：https://reader.elsevier.com.remotexs.ntu.edu.sg/reader/sd/pii/S1359646222003785

图1.（a-b）as-built结构，（c-j）不同温度下加热6h的结构.

通过研究不同温度下的在结晶结构，一个狭窄的温度区间被发现可以得到弱织构的细再结晶晶粒，如果加热温度高于这个区间，反常晶粒长大将发生。为了弄清楚不同的晶界迁移机制，1150和1075℃下的再结晶过程被追踪。

图2. 在1150℃加热时的结构变化。

图3. 在1075℃加热时的（a, c, e , g）再结晶晶粒和（b, d, f, h）SIBM晶粒变化：2h （a和b），1h（c和d），1.5h（c和d）以及2.5h（c和d）。

图4. SIBM晶粒在1075℃形核时的形貌。

经过统计分析，在1075和1150℃，SIBM主导了再结晶。但是在1075℃再结晶，会有更多的SIBM晶粒出现，并且SIBM会在同一晶粒的不同晶界处激活。特征区域选取进行分析：图5-6：

图5.两个大尺寸TRD（twin-related domain）在1150℃的形成过程。

图6. 两个小尺寸TRD在1075℃的进化过程。

通过观测，SIBM晶粒可以同时被起源于自身的TRD和其他再结晶晶粒消耗掉。经统计，在退火初期，晶界迁移速率在1075℃比在1150℃低一个数量级。并且在1150℃的反常晶粒长大是由晶界快速吞并高应变区域形成的。晶界的快速移动可归功于晶界移动性的提高和Zener pinning作用的下降，特别的NbC沉淀相的粗化。此外，SIBM主导的再结晶不同于传统热机器加工或者GBE导致的primary recrystallization， 因此与SLM合金的热处理和再结晶相关研究需要考虑到SIBM的作用。本研究用到的方法可以用来研究其他SLM合金在高温下的活动，比如再结晶、沉淀相析出和相转变。