低温与室温协同轧制策略实现高温合金箔材强度-塑性的协同增强机制

针对高温合金箔材制备中强度与塑性难以协同提升的难题，研究人员创新性地提出低温轧制（CR）与室温轧制（RR）协同工艺，结合短时退火处理，使Inconel 718箔材屈服强度提升至670 MPa（950°C退火），同时保持14.1%的延伸率。该研究通过抑制动态回复、促进δ相析出及形成变形孪晶等机制，为高性能微尺度材料制备提供了新思路。

　　

在航空航天、电子器件微型化趋势下，厚度不足0.1 mm的金属箔材需求激增。Inconel 718合金因其优异的热稳定性和耐腐蚀性成为理想候选材料，但传统室温轧制（RR）制备的箔材存在严重问题：随着轧制减薄，材料出现动态回复导致位错密度降低，退火后形成粗大混晶组织，强度与塑性此消彼长。更棘手的是，微尺度下的尺寸效应会引发不均匀变形，造成局部晶粒异常长大，直接缩短材料服役寿命。如何突破这一"强度-塑性倒置"瓶颈，成为国际材料领域的攻关焦点。

中国某高校研究团队在《Materials Characterization》发表的研究中，开创性地将低温轧制（CR，-196°C）引入箔材制备流程，设计出CR→RR→短时退火的协同工艺路线。通过对比纯RR工艺，系统分析了微观组织演变与力学性能的关联机制。研究采用电子背散射衍射（EBSD）、透射电镜（TEM）等技术表征位错结构，结合X射线衍射（XRD）追踪δ相析出行为，并建立室温/低温两阶段轧制的有限元模型。

Solution treated microstructure
初始固溶处理（ST）态合金平均晶粒尺寸130 μm，含大量退火孪晶（Σ3晶界）。XRD证实基体为γ相，无δ相析出，为后续变形提供纯净起点。

The contribution of the CRR process to strength
CRR工艺（CR+RR）样品在1000°C退火后屈服强度达563 MPa，较纯RR工艺提升14.2%。关键机制在于：CR阶段超低温环境冻结位错运动，抑制动态回复；剧烈塑性变形产生的高密度晶界缩短位错平均自由程，促进位错交互作用；TEM显示变形孪晶、层错（SFs）及洛默-科特雷尔（L-C）锁形成三维阻碍网络，这是纯RR样品中罕见的特征。

δ phase precipitation behavior
CRR样品中位错密度较RR样品高37%，为δ相（Ni₃
Nb）提供更多形核位点。纳米析出相既钉扎晶界抑制长大，又通过奥罗万机制（Orowan mechanism）强化基体，这是670 MPa超高强度的核心来源。

Conclusion
该研究突破传统箔材制备范式，揭示低温轧制通过三重协同效应实现性能飞跃：1）位错增殖与冻结机制；2）δ相析出-晶界钉扎耦合效应；3）变形孪晶与L-C锁的跨尺度阻碍网络。950°C退火样品同时获得1023 MPa抗拉强度与14.1%延伸率，性能指标超越现有文献报道。这种工艺策略可推广至其他难变形合金薄材制备，为航天发动机衬垫、微型传感器等关键部件提供材料基础。