近日，西北工业大学航空学院博士生袁康博以及导师郭伟国教授所在课题组在研究热处理条件对激光沉积镍基高温合金Inconel 718塑性流动行为的影响及基于微观结构演化的本构模型方面取得创新进展，相关成果以题为“Influence of heat treatments on plastic flow of laser deposited Inconel 718: testing and microstructural based constitutive modeling”（DOI：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102865）的论文发表在《International Journal of Plasticity》，该期刊是力学和机械工程领域国际公认的顶级期刊。
激光金属沉积技术（Laser Metal Deposition）作为金属增材制造的代表性技术之一，与传统减材制造技术相比，具有近净成形、可设计性强、易于制造复杂结构等优势。近年，由于增材制造在国防制造领域的进一步发展应用，激光沉积镍基高温合金、钛合金等方面的研究大量涌现。其中，利用激光沉积技术制备的应用于发动机热端部件的镍基高温合金Inconel 718，其沉积态组织和性能受到制备方式的影响，需要在成形后进行必要的热处理以实现组织和性能的优化。
郭伟国教授课题组在研究中发现，在298 K-1273 K温度范围和500/s-12000/s应变率范围内，选定的三种热处理状态下的激光沉积Inconel 718合金表现出完全不同的应变硬化效应、温度敏感性（如图1（a-b）所示）和应变率敏感性。通过对三种试样进行微观组织定量分析（如图2所示），将这些塑性流动行为的差异归结于晶粒形状及尺寸、强化相含量及尺寸等微观结构的差异。同时，将不同热处理条件下的晶粒几何和强化相含量及尺寸等微观结构参数引入塑性本构模型（如图3所示），首次提出将流动应力的热激活分量用基体分量和强化相分量分别进行表征，体现出FCC结构的基体和BCC结构的强化相在热激活行为上的差异，进而对不同微观结构引起的不同的应变硬化率、温度和应变率敏感性进行预测。此外，文章还充分讨论了对Inconel 718合金中强化相含量及尺寸对动态应变时效行为的影响规律及微观机理（如图1（c-d）所示），高应变率加载下突变的应变率效应，以及高温下流动应力大幅降低的微观机理。该项工作为激光沉积Inconel 718合金的成形和热处理的技术优化及其在高温高应变率环境下的实际工程应用奠定理论基础。
郭伟国课题组曾于2015年在《International Journal of Plasticity》发表“The third-type of strain aging and the constitutive modeling of a Q235B steel over a wide range of temperatures and strain”，第一作者为王建军博士，通信作者为郭伟国教授。这次是第二次在该期刊上发表关于先进金属材料塑性流动行为及本构关系的学术论文，西北工业大学（第一单位）袁康博博士为该论文第一作者，西北工业大学郭伟国教授为该论文的通讯作者。西北工业大学博士生李东武、李鹏辉，硕士生张阳、王培成共同参与了该研究工作。研究得到了国家自然科学基金委(Nos. 12072287,11872051及11572261)、西北工业大学博士论文创新基金(No. CX201822)的资助。
图1 (a) Inconel 718合金在不同温度的应力应变曲线；(b)三种热处理状态的Inconel 718合金流动应力的温度敏感性；(c)热处理条件对动态应变时效行为的影响规律；(d)强化相几何尺寸对动态应变时效行为的影响机理。
图2 不同热处理条件下激光沉积Inconel 718合金的SEM微观组织特征
图3 文章提出的本构模型的基本框架
（撰稿：袁康博，审核：张伟伟）
