高温均匀化处理和固溶时效处理从根本上改变了 SLM 成型的 Inconel 718 的微观结构，将有害的副产物转化为强化机制。通过将材料加热到约 1080°C 的温度，该工艺可以溶解脆性的 Laves 相并重新分布铌，从而形成具有显著增强的强度和显微硬度的均匀结构。
此热处理的核心目标是逆转打印过程中固有的元素偏析。它溶解 Laves 相以释放铌，然后利用这些铌沉淀 γ' 和 γ'' 相——这是合金机械性能的主要驱动因素。
打印态微观结构的挑战
铌偏析
在其“打印态”下，SLM 成型的 Inconel 718 经常表现出元素分布不均匀的现象。
具体而言，铌倾向于偏析，而不是均匀地溶解在基体中。这种偏析是后续微观结构问题的根本原因。
Laves 相的形成
铌的偏析导致 Laves 相的形成。
在此背景下，该相通常是不受欢迎的，因为它消耗了本应用于其他地方的铌。当铌被锁定在 Laves 相中时，它就无法形成高性能应用所需的强化析出相。
均匀化处理的机理
溶解 Laves 相
高温均匀化处理直接解决了这些问题。
通过在专用炉中将部件加热到 1080°C 等温度，该工艺可有效溶解 Laves 相。这会分解在打印过程快速冷却期间形成的脆性结构。
释放铌
一旦 Laves 相溶解，其中所含的铌就会重新释放到基体中。
这种再分布是处理的关键转折点。游离的铌现在可以促进合金真正的强化相的沉淀：γ'（γ' 相）和γ''（γ'' 相）。
所得材料性能
实现均匀性
该处理消除了打印态晶格中存在的局部不一致性。
结果是高度均匀的微观结构。这种一致性对于预测部件在应力下的行为至关重要。
提高强度和硬度
γ' 和 γ'' 相的沉淀直接影响机械性能。
经过此处理后，晶格结构表现出显著改善的强度。此外，与未经处理的状态相比，材料的显微硬度也大大提高。
理解权衡
专业加工的必要性
这种改进并非自动发生；它需要精确的热管理。
该工艺需要能够维持 1080°C 的专用炉。标准的退火或较低温度的应力消除循环无法实现 Laves 相的相同溶解。
平衡相形成
该工艺是在溶解一种相以促进其他相之间的权衡。
您实际上是在牺牲 Laves 相来获得 γ' 和 γ'' 相。未能达到均匀化温度会导致结构保留脆性特征且强度不足。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高 SLM 成型 Inconel 718 的性能，请考虑您的具体机械要求：
- 如果您的主要关注点是最大拉伸强度：利用高温均匀化处理，确保 γ' 和 γ'' 强化相完全沉淀。
- 如果您的主要关注点是抗疲劳性和耐用性：应用此处理以消除通常作为裂纹萌生点的脆性 Laves 相。
有效的热处理将打印过程的固有缺陷转化为最终部件的结构优势。
总结表：
| 工艺阶段 | 温度 / 机理 | 微观结构影响 | 关键机械结果 |
|---|---|---|---|
| 打印态 | 环境 / 快速冷却 | 铌偏析和 Laves 相形成 | 脆性、非均匀结构 |
| 均匀化处理 | ~1080 °C | 溶解 Laves 相和再分布铌 | 消除裂纹萌生点 |
| 固溶时效 | 目标热处理循环 | 沉淀 γ' 和 γ'' 强化相 | 硬度和强度显著提高 |
| 最终状态 | 均匀基体 | 均匀的元素分布 | 最大拉伸和疲劳性能 |
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参考文献
- Sebastian Marian Zaharia, Mihai Alin Pop. Mechanical Properties and Microstructure of Inconel 718 Lattice Structures Produced by Selective Laser Melting Process. DOI: 10.3390/ma17030622
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
