图1 GBE和NonGBE试样的显微组织和晶界形貌

从图1（a，b）中可看出：显微组织中含有大量的退火孪晶，形貌为平直的线段，退火孪晶是低层错能面心立方材料中很常见的一种显微组织。退火孪晶与母体晶粒之间保持<111>60°的取向关系，即Σ3的CSL关系。

从图1（c，d）中可以看出：GBE试样的Σ3，Σ9及Σ27等低ΣCSL晶界相互连接构成大量的Σ3-Σ3-Σ9和Σ3-Σ9-Σ27等Σ3n类型的三叉晶界（n=1，2，3）；而NonGBE试样中的Σ3晶界几乎都以孤立的直线或直线对形态存在于显微组织中。

利用HKL-Channel5软件对试样的晶界特征分布进行统计（图略）。结果表明：GBE试样的低ΣCSL晶界比例为76.1%，其中绝大部分都是Σ3孪晶界，比例为65.2%；而NonGBE试样的低ΣCSL晶界比例约为48.8%，显著低于GBE试样的。通过HKL-Channel5软件的等效圆直径测得GBE和NonGBE试样的晶粒尺寸分别为16.5 μm和16.7μm，统计晶粒尺寸时将孪晶计算在内。敏化处理后的GBE-Sen和NonGBE-Sen试样的晶界特征和晶粒尺寸分布较GBE和NonGBE试样的几乎没有区别。

图2 各试样经不同时间晶间腐蚀后的SEM形貌

从图2中可以看到：经过96h腐蚀后，GBE、NonGBE、GBE-Sen和NonGBE-Sen试样表面都没有明显的腐蚀迹象；而经过288h腐蚀后，NonGBE-Sen试样表面出现晶粒掉落，未经敏化处理的GBE、NonGBE试样表面晶粒变化不大，只是NonGBE试样表面的晶界腐蚀相对较深；当腐蚀时间延长至384h时，NonGBE-Sen试样表面晶粒脱落明显，而GBE-Sen试样表面还是十分完整，表现出较好的耐晶间腐蚀性能；当腐蚀时间延长至480h及720h时，NonGBE-Sen试样表面层晶粒继续不断脱落，且已经发展到材料内部，而GBE-Sen试样表面只有很少的晶粒脱落，但晶界的腐蚀痕迹加深，说明经过GBE处理的Incoloy825合金敏化试样具有更好的耐晶间腐蚀性能。

从图3中可以看到：在腐蚀过程中，GBE、Non-GBE、GBE-Sen和NonGBE-Sen试样单位面积的腐蚀质量损失从大到小依次为NonGBE-Sen>GBE-Sen>NonGBE>GBE、对于敏化处理的试样，经GBE处理的敏化试样GBE-Sen的腐蚀质量损失明显低于未经过GBE处理的敏化试样NonGBE-Sen的；对于未敏化处理的试样，经GBE处理的GBE试样的腐蚀质量损失和未经过GBE处理的NonGBE试样的区别不是很明显，但由于Incoloy825合金的含碳量很低，前者略低于后者。

图3 各试样的腐蚀失重曲线

以上试验结果表明，经过GBE 处理后Incoloy825合金的抗晶间腐蚀能力明显增强。经过敏化处理后，不同类型晶界的贫铬区深度和宽度不同，因此不同类型晶界的抗晶间腐蚀性能有很大的区别。低ΣCSL晶界，特别是Σ3晶界结构十分有序。界面能低，敏化处理后晶界上不易析出碳化物，晶界附近贫铬现象不如随机晶界处严重，所以不容易遭受腐蚀。

图4 晶间腐蚀192h后GBE-Sen试样中不同类型晶界的腐蚀情况

图4为晶间腐蚀192h后GBE-Sen试样中不同类型晶界的腐蚀情况。结果表明，在相同的腐蚀环境中，低ΣCSL晶界的腐蚀程度较随机晶界的腐蚀程度浅。比如，Σ3晶界的腐蚀痕迹远小于其他类型晶界的，Σ9晶界虽有一定程度的腐蚀但腐蚀痕迹也比随机晶界的轻。GBE试样中低ΣCSL晶界比例高，如果晶间腐蚀沿着一般大角度晶界扩展，腐蚀扩展路径不可避免地会遇到Σ3-Σ3-Σ9和Σ3-Σ9-Σ27等类型的三叉晶界，如果Σ9晶界被腐蚀，另外两条相连的Σ3晶界就能有效抵挡腐蚀的进一步扩展。对比分析图1（c）和（d）中的不同类型晶界分布可知，GBE试样和NonGBE-Sen试样中Σ3n晶界相互连接形成的三叉晶界在数量上有明显差别。因此，可以认为，GBE处理后形成的大量相互连接的Σ3-Σ3-Σ9和Σ3-Σ9-Σ27等Σ3n类型三叉晶界是提高Incoloy825合金耐晶间腐蚀性能的主要原因。

结论

（1）通过生产用冷拔机对镍基Incoloy825合金管材进行小变形量冷加工再进行退火，可以将其中的低ΣCSL晶界比例提高到75%以上。

（2）晶界工程处理能够显著提高Incoloy825合金的耐晶间腐蚀性能。

（3）GBE处理后Incoloy825合金中形成的大量相互连接的Σ3-Σ3-Σ9和Σ3-Σ9-Σ27等Σ3n类型三叉晶界是其耐晶间腐蚀性能提高的主要原因。