鎳基高溫合金Inconel 718具有強(qiáng)度高、抗氧化、防輻射以及可焊性好和組織穩(wěn)定性等諸多優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)，核反應(yīng)堆和其它高溫領(lǐng)域中。同時(shí)，由于其自身加工自硬化嚴(yán)重，因此利用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法容易引起刀具磨損嚴(yán)重，材料耐熱性和表面完整性差等。
激光加工過(guò)程中的快速加熱和快速凝固特征使得所制造出來(lái)的金屬零件具有定向生長(zhǎng)的微觀組織和優(yōu)良的性能，在航天器件、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及武器零件的制備上具有廣闊的應(yīng)用前景；采用同軸送粉，可以在零件的不同部位根據(jù)性能要求沉積不同組分的成形材料，從而實(shí)現(xiàn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、重量、強(qiáng)度以及材料使用的最優(yōu)化；同時(shí)也可以用激光金屬沉積成形技術(shù)來(lái)制備功能梯度材料等復(fù)合材料，它們?cè)陔娮?、航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
【成果簡(jiǎn)介】
近日，西北工業(yè)大學(xué)郭偉國(guó)（通訊作者）等人在期刊Mater． Sci． Eng． A上發(fā)表了最新研究的且題目為“Influence of Process Parameters and Heat Treatments on the Microstructures and Dynamic Mechanical Behaviors of Inconel 718 Superalloy Manufactured by Laser metal Deposition”的文章。為了利用激光金屬沉積（LMD）技術(shù)制備用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高性能鎳基高溫合金，通過(guò)LMD技術(shù)采用三組不同工藝參數(shù)制備Inconel 718合金，并通過(guò)兩種不同熱處理制度對(duì)其進(jìn)行熱處理。然后通過(guò)寬應(yīng)變率和溫度范圍的壓縮試驗(yàn)評(píng)估工藝參數(shù)和熱處理對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響，并使用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察樣品的初始微觀結(jié)構(gòu)和破壞特征。
圖1． 激光金屬沉積工藝示意圖
圖2． 不同試樣顯微組織
（a）沉積試樣1顯微組織
（b）沉積試樣2顯微組織
（c）沉積試樣3顯微組織
（d）試樣中初始缺陷的顯微組織
圖3． （a）直接時(shí)效處理和（b）標(biāo)準(zhǔn)熱處理后試樣顯微組織
圖4． 不同應(yīng)變率下流動(dòng)應(yīng)力隨溫度的變化規(guī)律
圖5． 激光沉積Inconel 718在（a）X方向和（b）Z方向壓縮后的剖面圖和斷裂行為
圖6． 激光沉積Inconel 718在Z方向上動(dòng)態(tài)壓縮后的斷裂行為
圖7． 應(yīng)變率為5300／s，溫度為298K時(shí) 激光沉積Inconel 718合金在Z方向壓縮后的斷口形貌
（a）和（b）沉積態(tài)Inconel 718合金的斷口形貌
（c）和（d）直接時(shí)效態(tài)Inconel 718合金的斷口形貌
（e）和（f）標(biāo)準(zhǔn)熱處理態(tài)Inconal 718合金的斷口形貌
【小結(jié)】
本文通過(guò)激光金屬沉積（LMD）技術(shù)采用不同的工藝參數(shù)和熱處理制度，制備應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鎳基高溫合金Inconel 718。通過(guò)對(duì)各組激光沉積Inconel 718試樣進(jìn)行不同應(yīng)變率（0．001 － 5300 ／ s）和溫度（273－1193K）下的壓縮實(shí)驗(yàn)，以評(píng)估工藝參數(shù)和熱處理方法對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響。同時(shí)利用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察試樣的初始微觀結(jié)構(gòu)和破壞特征。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在激光增材制造過(guò)程中，較高的能量輸入密度導(dǎo)致一次枝晶間距變寬。隨著一次枝晶間距的增加，合金的塑性流動(dòng)應(yīng)力近似線性下降。激光沉積Inconel 718合金的塑性流動(dòng)應(yīng)力隨著溫度的升高出現(xiàn)了反常應(yīng)力峰現(xiàn)象，這是第三型應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象的典型特征。
最后，通過(guò)觀察壓縮破壞特性，發(fā)現(xiàn)裂紋的傳播路徑依賴于壓縮加載方向。壓縮斷口形貌可以反映熱處理對(duì)試樣塑性的影響。此外，在激光沉積過(guò)程中產(chǎn)生的初始缺陷（氣孔和縮松孔隙等）可能導(dǎo)致動(dòng)態(tài)裂紋的萌生，偏轉(zhuǎn)和分支。
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