導讀：本文通過在氬氣保護下的分段退火，跟蹤了激光選取熔化（SLM）Inconel 718在不同溫度下的原位結構變化。對于不同溫度下的晶界遷移速率和再結晶機制地觀察和統計，發現應力誘導晶界遷移主導了此合金的再結晶，并且發現反常晶粒生長歸功于高的晶界遷移速率和非均勻結構，使晶界快速的消耗高應變區域最終導致了反常生長晶粒。此外，本文對于不同溫度下的再結晶模式和晶界遷移速率進行了詳細地討論。

對于激光選取熔化方法制備的金屬，再結晶退火經常用來弱化織構，減小晶粒尺寸，消除殘余應力和沉淀強化相。然而，反常晶粒長大經常觀測到。特別是FCC金屬，比如Inconel 718， Inconel 719，Co-Cr合金，和不銹鋼等， 再結晶溫度往往大于1000℃，并且大尺寸的基體晶粒和退火孿晶經常被發現。但是， FCC金屬在如此高溫下的反常晶粒長大現象的機理仍然不清楚。

實際上，在如此高溫下的大面積的原位結構演化觀測非常困難，于是南洋理工大學大學研究人員巧妙地利用氬氣的保護來追蹤SLM Inconel 718合金在不同溫度下的結構變化。其工作發現，SLM Inconel 718合金在1150和1075℃下的再結晶由strain-induced boundary migration（SIBM，應力誘導晶界遷移）來主導，在1150℃，由于晶界移動性的增加和沉淀相粗化導致的Zener pinning作用減少，晶界的遷移速率會加快，從而快速地吞并掉高應力區域，最終導致了晶粒的反常生長。相反，在1075℃，由于低晶界移動性和高的Zener pinning作用，晶界的遷移速率比較慢，以至于應力誘導晶界遷移在大量的晶界處出現，并且新形成的再結晶晶粒會相對均勻的生長，最終導致了細晶粒的出現。其研究所用的方法可用來研究其他SLM制備FCC合金。

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

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

圖1.（a-b）as-built結構，（c-j）不同溫度下加熱6h的結構.

通過研究不同溫度下的在結晶結構，一個狹窄的溫度區間被發現可以得到弱織構的細再結晶晶粒，如果加熱溫度高于這個區間，反常晶粒長大將發生。為了弄清楚不同的晶界遷移機制，1150和1075℃下的再結晶過程被追蹤。

圖2. 在1150℃加熱時的結構變化。

圖3. 在1075℃加熱時的（a, c, e , g）再結晶晶粒和（b, d, f, h）SIBM晶粒變化：2h （a和b），1h（c和d），1.5h（c和d）以及2.5h（c和d）。

圖4. SIBM晶粒在1075℃形核時的形貌。

經過統計分析，在1075和1150℃，SIBM主導了再結晶。但是在1075℃再結晶，會有更多的SIBM晶粒出現，并且SIBM會在同一晶粒的不同晶界處激活。特征區域選取進行分析：圖5-6：

圖5.兩個大尺寸TRD（twin-related domain）在1150℃的形成過程。

圖6. 兩個小尺寸TRD在1075℃的進化過程。

通過觀測，SIBM晶粒可以同時被起源于自身的TRD和其他再結晶晶粒消耗掉。經統計，在退火初期，晶界遷移速率在1075℃比在1150℃低一個數量級。并且在1150℃的反常晶粒長大是由晶界快速吞并高應變區域形成的。晶界的快速移動可歸功于晶界移動性的提高和Zener pinning作用的下降，特別的NbC沉淀相的粗化。此外，SIBM主導的再結晶不同于傳統熱機器加工或者GBE導致的primary recrystallization， 因此與SLM合金的熱處理和再結晶相關研究需要考慮到SIBM的作用。本研究用到的方法可以用來研究其他SLM合金在高溫下的活動，比如再結晶、沉淀相析出和相轉變。