西交大增材制造修复Inconel718高温合金高强塑性热处理调控新制度

摘要：文章开展了激光定向能量沉积修复Inconel718高温合金跨区域微观组织及力学性能的调控研究。首次提出一种低温短时长均匀化接续时效的新型热处理制度以强化修复合金，溶解修复区内Laves共晶相的同时实现γ"强化相的全域均匀析出。对比传统直接时效处理的修复合金，新

长三角G60激光联盟导读：

文章开展了激光定向能量沉积修复Inconel718高温合金跨区域微观组织及力学性能的调控研究。首次提出一种低温短时长均匀化接续时效的新型热处理制度以强化修复合金，溶解修复区内Laves共晶相的同时实现γ"强化相的全域均匀析出。对比传统直接时效处理的修复合金，新制度处理后样品在保持高屈服强度不变的前提下延展率提升了近1倍，为析出强化型合金修复件的后处理制度设计提供了理论指导和数据支撑。

由于服役环境恶劣，在航空、能源等领域广泛应用的高附加值Inconel718高温合金构件常发生失效，实现损伤构件的高质量修复对促进行业开展降本增效意义重大。为规避锻造基底过热，行业目前一般对Inconel718高温合金修复件进行直接时效处理。然而，这导致修复区内残留的硬脆Laves相严重劣化修复件的塑性、韧性和抗疲劳性。对此，本团队研究发现通过激光定向能量沉积成形的修复区域具有非平衡快速凝固组织特征，修复区域枝晶间的Laves相尺寸和含量远小于铸造、焊接成形Inconel718高温合金。因此，理论上存在既可实现修复区Laves相溶解同时又规避锻造基底晶粒严重粗化的热处理工艺窗口。

西安交通大学卢秉恒院士团队黄科教授等人提出一种低温短时长均匀化接续时效的新型热处理，研究新制度下修复合金的跨区域微观组织与力学性能的演变机理，以调控增材修复Inconel718高温合金的组织性能，旨在推动增材制造在高端装备零部件修复领域的工程化应用。相关工作以题为“Enhanced strength and ductility of laser directed energy deposition repaired IN718 superalloy via a novel tailored heat treatment”发表于期刊《Journal of Materials Science & Technology》。

研究发现低温短时长均匀化处理可在有效溶解修复区内残留链状Laves相的同时规避锻造基底等轴细晶的严重粗化，接续的时效处理则进一步实现了γ"相的全域析出。得益于硬脆共晶相的溶解与强化相的弥散析出，新制度处理后修复合金实现了相结构的跨区域均匀分布并改善了修复区、基底和热影响区间的应变协调能力。新制度处理后增材修复合金的优异强塑性将显著提高构件在极端载荷条件下的服役安全并延长构件的剩余寿命。