Inconel 718高温合金是一种镍铬铁基合金，由于具有良好的高温力学性能、可焊性和耐腐蚀而广泛应用于核、航天和石化行业。Inconel 718高温合金由多组分、多相组成，主要强化相为γ、γ’、γ”、δ相，主要强化阶段为γ”相，辅助强化阶段为γ’相。在一定的温度范围内，γ’相有序增强，屈服强度随温度的升高而增大。亚稳态γ”相热稳定性较差，在一定条件下可转变为δ相；在650℃以上的时效和变形过程中，将加速γ”相向δ相的转变。针状δ相通过钉扎效应阻碍晶界的迁移，抑制晶粒的生长。目前如何控制Inconel 718合金中相的数量和分布仍是一个难题。已有多名学者研究脉冲电流对镍基高温合金的影响，但是关于大电流对Inconel 718微观结构、相演化和力学行为影响的研究较少。

兰州理工大学的一项最新研究探讨了直流电流对Inconel 718微观组织和力学行为的影响，分析了Inconel 718棒材在自然冷却至室温后机械强度的变化。相关论文以题为“Effects of electric current on δ phase evolution and tensile behavior of Inconel 718”发表在Materials Science & Engineering A。

论文链接：

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

本研究原料为直径6.6mm Inconel 718棒材，拉伸试验试样在空气中进行700℃×30min退火处理，而后在通电状态下进行拉伸试验。由于焦耳热效应，电流分别为85、105、117和130A时，通电30min，试样最高温度分别为740、940、968、1010℃。

研究发现，随着电流的增加，δ相的面积分数也随之增大，说明大电流促进了δ相的析出，这种促进作用部分归因于试样温度升高。将130A通电30min试样与在780℃热处理30min试样进行对比，发现电流处理的试样晶粒尺寸（约3.39μm）明显小于普通热处理试样的晶粒尺寸（5.52μm），且电流处理后出现大量孪晶，大部分晶界是大角度晶界，晶粒出现一定旋转，上述作用共同抑制了晶粒长大。

图1 不同电流处理后的SEM图

图2 （a）130A电流处理30min和（b）热处理780℃×30min IPF图和晶粒尺寸对比

图3 不同电流下的工程应力-应变曲线

图4 不同电流下拉伸试验断口SEM图

图5 晶内和晶界处析出的δ相

拉伸结果表明，屈服应力先随电流的增大而增大，达到最高值后随电流增大而减小，电流处理后试样表现出更低的延展性，电流在105A以下时，第二相强化是主要强化机制，δ相数量增加导致强度提升，电流大于105A时，位错密度下降，由于焦耳热效应导致材料出现一定程度软化，减少了位错与δ相之间的相互作用。

本文证实了用电流能够调控Inconel 718合金中δ相的析出，且不引起晶粒尺寸明显长大，大电流能够导致晶粒旋转，形成大量的大角度晶界，加速δ相在晶界处的形核和长大，δ相对机械性能有一定影响。本文调控镍基高温合金的微观结构和力学性能对未来高温下的应用有一定实际意义。