近日，工学院张宏业副教授课题组完成的“Experimental study on the micro mechanical parameters of Ni-based single-crystal superalloys using nanoindentation and element distribution analysis”论文，在材料科学领域Top期刊《Journal of Materials Research and Technology》（中国科学院二区Top，IF="6.4）上发表，本研究讨论了固溶热处理对镍基单晶高温合金DD6微观力学性能的提升作用及对元素偏聚的改善作用。

镍基单晶高温合金以其卓越的高温强度、结构稳定性、使用可靠性以及高温蠕变性能，在航空航天、船舶及特种制造业等领域得到了广泛应用。但由于不同元素的溶解度不同，导致在定向凝固过程中极易发生元素偏聚现象，从而对合金的微观力学性能甚至是宏观力学性能造成不利影响。本文将纳米压痕与元素分布相结合，分析了γ/γ'两相及枝晶组织元素分布，如图1和图2所示，结果表明，Al和Co元素偏析系数变化最大，枝晶间中Al元素偏析系数下降了36%，Co元素偏析系数上升了19%；枝晶干Al元素偏析系数下降了29%，Co元素偏析系数上升了34%。同时对固溶处理前后枝晶间和枝晶干组织分别进行了纳米压痕实验，结果如图3所示。结果表明，枝晶间弹性模量由72.990 Gpa提升至156.727 Gpa，提升了114.7%，枝晶干弹性模量由73.091 Gpa提升至177.408 Gpa，提升了142.7%。枝晶间硬度无明显变化，而枝晶干硬度由4.188 Gpa提升至6.025 Gpa，提升了43.86%。

图1 镍基单晶高温合金γ/γ'两相EDS元素分布

图2 镍基单晶高温合金枝晶组织EPMA元素分布

图3 纳米压痕实验结果： (a) 硬度； (b) 弹性模量

本论文第一作者为工学院硕士研究生李淼，工学院副教授张宏业为第一通讯作者，北京林业大学为文章第一完成单位。研究受到国家自然科学基金（No. 12002053）和北京市自然科学基金（No.1204033）等资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.04.061