IN718作为一种通用性镍基高温合金，广泛用于燃气轮机和涡轮增压器转子等热端部件，以其优良的可焊性、抗蠕变和高温强度而著称。激光粉末床熔融（LPBF）技术能生产具有复杂几何形状的金属部件，与传统制造工艺相比，LPBF具有简化生产步骤、高设计灵活性、高材料利用率等优势，已广泛应用于航空航天等领域。然而，激光增材制造过程中快速熔化凝固热循环过程会引入独特的非平衡微观组织，这将影响性能和传统热处理工艺的有效性。

针对上述问题，南京工业大学范国华教授团队和哈尔滨工业大学王晓军教授团队设计了一种用于提升IN718镍基高温合金性能的改进型热处理工艺（MHT）。该工艺只需在650℃下进行单步时效4小时，即可制备高强度、高延展性和低残余应力的LPBF-IN718合金。现有LPBF高温合金3D打印成形后普遍采用的仍然是固溶加两步时效的SA热处理工艺，可以获得接近于1400MPa的抗拉强度。而MHT工艺处理后的IN718合金的抗拉强度达到1368 MPa，与SA热处理工艺相当，而拉伸伸长率为21.7%，较SA处理态合金（拉伸延伸率13.4%）大幅提升约60%，同时残余应力较SA热处理态降低约20%。MHT处理后优异的性能得益于其微观组织中大量直径为5nm左右γ''相的析出，以及保留的纳米尺寸Laves相和位错胞组织，这些微观组织的交互作用调控了拉伸变形过程中的加工硬化行为，并延缓颈缩的发生。此研究揭示了一种独特的增强增韧机制，为提升LPBF-IN718合金性能提供了一种简单、低能耗、低成本的热处理路线。王晓军团队与范国华团队提出的MHT工艺在简化流程的同时实现了高强度、低应力和高塑性，具有较高经济和环境效益。研究结果为激光增材制造镍基高温合金的热处理过程提供了一种简单而经济的解决方案。

相关成果以“Achieving balanced mechanical properties in laser powder bed fusion processed Inconel 718 superalloy through a simplified heat treatment process”为题发表在学术期刊Journal of Materials Science & Technology上。哈尔滨工业大学-南京工业大学联合培养的博士生丁子祎为论文第一作者，哈尔滨工业大学王晓军教授、南京工业大学缪克松副教授、范国华教授为论文共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2024.12.008

图1 经XRD测量的激光增材制造IN718合金热处理前后(a)沿拉伸方向的残余应力，以及(b) 晶面间距d与Sin2(Psi)的线性拟合结果

图2 激光增材制造IN718合金中胞状位错组织与纳米析出相间在拉伸变形过程中的相互作用：打印态AB样品在(a) 0%和(b)，(c) 3%应变下的明场透射图像，MHT直接时效热处理样品在(d) 0%和(e)，(f) 3%应变下的明场透射图像

图3 通过Kocks-Mecking模型预测的激光增材制造IN718合金的(a)加工硬化过程与(b) AB、(c) SA和(d) MHT样品中不同显微组织对抗拉应力增长速率的贡献