北航&上海大学丨新热处理路线实现选区激光熔化Inconel 718高温合金的强韧性协同提升

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近日，北京航空航天大学、上海大学和北京航空材料研究所钛合金实验室联合在期刊《Materials Letters》上发表题为"Enhanced strength-ductility synergy in a selective laser melted Inconel 718 superalloy by refining γ″ precipitates" 的研究论文。在这项工作中，研究人员为选区激光熔化增材制造SLMed Inconel718高温合金提出了一种新的热处理方案（均化加单次时效），在基体中引入了超细的γ″相，有助于实现强度和延展性的显著提升，该研究有望为优化增材制造Inconel 718高温合金产品的热处理提供参考。

论文亮点

针对选择性激光熔化(SLM)的Inconel 718高温合金，开发了一种包含均匀化和单一时效处理的新的热处理路线，它不仅可以细化γ″相，还可以增加γ′和γ″析出物的体积分数。

经新热处理路线，γ″相的形态变化为长宽比为1-3的近球形，而不是传统的均质化加双重老化样品（HA）的典型圆盘状。

与HA样品相比，新热处理样品可以同时获得10%～13%的屈服强度和伸长率的提高。

图1 (a) 两种热处理路线的示意图；(b) HA和HA700样品在室温下的拉伸性能

两种新热处理路线如下

传统路线：

双重时效

（首先在760℃下时效10小时，炉子冷却到650℃，然后时效8小时）

新热处理路线：

单一时效

（700℃/12小时）伴随着时效温度和时间的减少。

图2 (a)低倍和(b)高倍的SEM图像显示了HA样品中的纳米级沉淀物，(c)TEM明场图像，(d)沿[0 0 1]γ区轴的SAED图案，(e)γ′和[0 1 0]γ″变体的暗场图像，以及(f)（d）的关键图

HA样品(常规热处理样品)
扫描电镜(SEM)＆透射电镜(TEM)
测试结果主要表明：

晶内存在大量沉淀物，晶界（GB）存在少量碳化物（（Nb,Ti）C）或Laves相；

γ″有两种形态，椭圆状、互相垂直的针状相；

圆盘状的γ″相通常具有100-250纳米的长度，约为35纳米的厚度。

图3 SEM图像（a）低倍和（b）高倍显示HA700样品中的超细沉淀物，（c）TEM明场图像，（d）沿[0 1 1]γ区轴的SAED图案，（e）从γ″相的衍射点拍摄的暗场图像，以及（f）HA样品在拉伸变形后的高密度位错

HA700样品(新热处理路线样品)
扫描电镜(SEM)＆透射电镜(TEM)
测试结果主要表明：

碳化物（（Nb,Ti）C）或Laves相在晶内、晶界（GB）的分布情况与HA样品类似；

沉淀相尺寸与形态发生明显变化，γ″不再是圆盘状，形态近似为球形，沉淀相更为密集且细小；

拉伸变形后存在高密度位错区域。

论文亮点

本文为SLMed IN718合金开发了一种包含均匀化和单一时效处理的新的热处理路线，不仅能细化γ″相，还可以增加γ′、γ″析出物的体积分数，与经过传统热处理的样品相比，可以同时提高10%～13%的屈服强度和伸长率。

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28694-x

来源：增材制造硕博联盟

SLM 航空航天增材材料

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首次发布时间：2023-10-22