通过调控纳米级析出物和晶界的分布，在高强度Inconel 718超级合金中实现强度与韧性的协同提升

《Materials Characterization》：Achieving strength-toughness synergy in high strength Inconel 718 superalloy via tailoring nano-size precipitation and grain boundaries

　　

谢振家|刘汉文|杨亮|周泽涛|王学林|郭慧|朱慧慧|孙东白|尚成家

北京科技大学先进金属与材料国家重点实验室，中国北京100083

摘要

本研究探讨了三种具有相似成分的IN718超级合金在海洋工程应用中的微观结构与性能之间的关系。合金2实现了高屈服强度（>1150 MPa）和高冲击韧性（~74 J）的最佳组合，而合金1虽然也具有较高的强度，但其韧性仅为一半；合金3则表现出较高的韧性，但强度明显较低。合金2卓越的强韧性协同比源于两个关键的微观结构特征：首先，大量细小（<30 nm）的γ″纳米析出相显著增强了材料的相干性强度，为屈服强度贡献了约840 MPa；其次，相对较粗的晶粒尺寸和较低的初始孪晶密度促进了冲击过程中的变形孪生现象，从而提高了塑性变形能力和能量吸收能力。相比之下，合金1的晶粒更细且初始孪晶密度较高，抑制了冲击过程中的变形孪生；而合金3中粗化的γ″析出相降低了析出强化作用。这些发现为高强度超级合金实现优异的强韧性平衡提供了微观结构设计策略。