由于镍基超级合金具有优异的机械性能、抗氧化性和高温下的微观结构稳定性，它们已被广泛用于航空发动机和燃气轮机的涡轮盘[[1], [2], [3]]。这类合金通常包含一定体积分数的 L12 有序 γ′ 沉积物，这些沉积物分散在面心立方（faceted cubic，简称 γ）基体中[[4,5]]。近年来，通过增加合金化程度来强化固溶强化或沉淀强化，开发了一系列高性能的涡轮盘合金[[6,7]]。其中，GH4742 合金因其在 550-800°C 范围内的优异综合机械性能而被认为是现代燃气轮机涡轮盘的理想材料。其卓越的高温性能源于高含量的 γ′ 形成元素（Al、Nb 和 Ti），使得 γ′ 相的体积分数高达 39%，以及大量的固溶强化元素如 Co、Cr 和 Mo [[8], [9], [10]]。然而，高合金元素浓度会降低材料的起始熔点并提高动态再结晶温度[[6,11]]。因此，GH4742 合金的热加工窗口变窄，难以在 γ 单相区域内维持变形[[12,13]]。近年来，研究人员研究了 GH4742 合金在 γ+γ′ 双相区和 γ 单相区进行等温压缩时的流动行为和微观结构演变，旨在尽可能模拟实际的热加工条件[[10,[13], [14], [15], [16]]。结果表明，由于 γ′ 沉积物的强烈钉扎效应，该合金在双相区域的变形抗力和激活能显著高于单相区域[[10,13,14]]。此外，流动不稳定性主要发生在双相区域[[14,16]]。因此，提高 GH4742 合金在 γ+γ′ 双相区域的热加工性能对于其更广泛的应用至关重要。
一般来说，粗大且稀疏的 γ′ 沉积物比细小且密集的 γ′ 沉积物具有较弱的 Zener 钉扎效应，从而降低了它们抑制动态再结晶（DRX）的能力[[17], [18], [19]]。因此，优化 γ′ 沉积物的尺寸可以减轻 γ+γ′ 双相区域对热加工的不利影响。控制 γ′ 沉积物特性的两种常用方法是：多循环热机械处理（TMP）和 γ′ 过饱和处理后缓慢冷却。Zhang 等人报道的多循环 TMP 技术能够将传统的微观结构（其中 γ′ 沉积物细小且密集地分布在 γ 基体中）转变为 γ+γ′ 双相结构。具有这种特殊结构的超级合金不仅在适当条件下表现出优异的热加工性能，还能实现超塑性变形[[20], [21], [22]]。然而，多循环 TMP 技艺过程复杂，需要专用设备[[23]]。另一种方法是 γ′ 过饱和处理后缓慢冷却，这种方法实施简单，能有效粗化 γ′ 沉积物。这是因为在过饱和处理过程中 γ′ 沉积物会溶解，随后的缓慢冷却有利于 γ′ 形成元素的扩散，从而促进 γ′ 沉积物的粗化[[24]]。先前的研究表明，过饱和处理后缓慢冷却可以有效优化变形微观结构或提高难变形超级合金的热加工性能[[11,12,23,25]]。例如，Lu 等人将 GH4742 超合金在 1135°C 下保持 10 分钟，然后以不同的冷却速率进行三阶段冷却，从而提高了锭材的热加工性能。他们强调了复杂晶界在提高热延展性方面的作用。然而，γ′ 粗化如何降低流动应力并提高热加工性能的机制尚未明确[[11,12]]。Mahesh 等人报告称，DMR SN 742 合金在 1150°C 下保持 2 小时后进行控制冷却（过饱和异质化处理），在亚饱和压缩过程中的流动应力降低，动态再结晶分数增加，但位错-沉淀物相互作用机制尚未通过理论分析或实验观察得到验证[[25]]。因此，有必要进一步研究 γ′ 沉积物粗化如何在热变形过程中降低流动应力。此外，明确粗化 γ′ 沉积物对动态再结晶（DRX）演变的综合影响对于优化变形微观结构和热加工性能至关重要。
在这项研究中，我们采用了简单的过饱和处理后炉冷的方法来粗化 GH4742 合金中的 γ′ 沉积物，以提高其热加工性能并阐明其背后的机理。作为对比，我们还在相同的温度和时间内进行了过饱和处理后水淬处理，制备了参考样品。通过理论计算和微观结构表征分析了 γ′ 沉积物尺寸对流动应力的影响，并研究了粗化 γ′ 沉积物对 DRX 的综合影响。这些结果将加深对实际热处理如何提高难变形盘状超级合金热加工性能的理解。
