Inconel 718高溫合金是一種鎳鉻鐵基合金，由于具有良好的高溫力學性能、可焊性和耐腐蝕而廣泛應用于核、航天和石化行業。Inconel 718高溫合金由多組分、多相組成，主要強化相為γ、γ’、γ”、δ相，主要強化階段為γ”相，輔助強化階段為γ’相。在一定的溫度范圍內，γ’相有序增強，屈服強度隨溫度的升高而增大。亞穩態γ”相熱穩定性較差，在一定條件下可轉變為δ相；在650℃以上的時效和變形過程中，將加速γ”相向δ相的轉變。針狀δ相通過釘扎效應阻礙晶界的遷移，抑制晶粒的生長。目前如何控制Inconel 718合金中相的數量和分布仍是一個難題。已有多名學者研究脈沖電流對鎳基高溫合金的影響，但是關于大電流對Inconel 718微觀結構、相演化和力學行為影響的研究較少。

蘭州理工大學的一項最新研究探討了直流電流對Inconel 718微觀組織和力學行為的影響，分析了Inconel 718棒材在自然冷卻至室溫后機械強度的變化。相關論文以題為“Effects of electric current on δ phase evolution and tensile behavior of Inconel 718”發表在Materials Science & Engineering A。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.143886

本研究原料為直徑6.6mm Inconel 718棒材，拉伸試驗試樣在空氣中進行700℃×30min退火處理，而后在通電狀態下進行拉伸試驗。由于焦耳熱效應，電流分別為85、105、117和130A時，通電30min，試樣最高溫度分別為740、940、968、1010℃。

研究發現，隨著電流的增加，δ相的面積分數也隨之增大，說明大電流促進了δ相的析出，這種促進作用部分歸因于試樣溫度升高。將130A通電30min試樣與在780℃熱處理30min試樣進行對比，發現電流處理的試樣晶粒尺寸（約3.39μm）明顯小于普通熱處理試樣的晶粒尺寸（5.52μm），且電流處理后出現大量孿晶，大部分晶界是大角度晶界，晶粒出現一定旋轉，上述作用共同抑制了晶粒長大。

圖1 不同電流處理后的SEM圖

圖2 （a）130A電流處理30min和（b）熱處理780℃×30min IPF圖和晶粒尺寸對比

圖3 不同電流下的工程應力-應變曲線

圖4 不同電流下拉伸試驗斷口SEM圖

圖5 晶內和晶界處析出的δ相

拉伸結果表明，屈服應力先隨電流的增大而增大，達到最高值后隨電流增大而減小，電流處理后試樣表現出更低的延展性，電流在105A以下時，第二相強化是主要強化機制，δ相數量增加導致強度提升，電流大于105A時，位錯密度下降，由于焦耳熱效應導致材料出現一定程度軟化，減少了位錯與δ相之間的相互作用。

本文證實了用電流能夠調控Inconel 718合金中δ相的析出，且不引起晶粒尺寸明顯長大，大電流能夠導致晶粒旋轉，形成大量的大角度晶界，加速δ相在晶界處的形核和長大，δ相對機械性能有一定影響。本文調控鎳基高溫合金的微觀結構和力學性能對未來高溫下的應用有一定實際意義。