Inconel 625镍基合金作为一种高性能工程材料，以镍为基体，含有铬、钼、铌等元素，具备优异的高温强度、耐腐蚀性和抗氧化性能，广泛应用于航空航天、化工、能源等多个高端领域。然而，该合金在不同热处理工艺下的相组成演变、力学性能及物理参数变化规律复杂，传统实验研究周期长、成本高，难以快速精准捕捉其性能与工艺参数的量化关联。近日，鞍钢集团钢铁研究院联合海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室研究团队，借助中仿JMatPro软件开展模拟计算，成功解析了Inconel 625镍基合金的热力学平衡相组成、相变规律及性能变化特征，为该合金的热处理工艺优化与工程应用提供了高效理论支撑，推动了镍基合金在高端制造领域的精准应用。
1. 研究背景：镍基合金性能研究的核心挑战与软件赋能需求
Inconel 625镍基合金的综合性能与其热处理工艺、微观相组成密切相关，准确计算和预测其在不同工况下的相演变及性能表现，是充分发挥其材料优势的关键。传统研究依赖大量热处理实验、微观表征及性能测试，不仅耗时耗力，且难以精准量化温度、时间等工艺参数与相组成、力学性能、物理性能之间的内在关联，制约了该合金的工艺优化与高效应用。
中仿JMatPro软件作为专业的材料热力学计算平台，集成了丰富的镍基高温合金数据库，能够基于材料化学成分及温度参数，精准预测相转变序列、相分数、流变应力及各类物理性能参数，为突破这一研究困境提供了关键工具——其可大幅减少盲目实验，提前锁定工艺优化方向，缩短研发周期，降低研发成本，为Inconel 625镍基合金的性能研究提供高效支撑。
2. 实验方法
2.1 研究材料与模拟基础
本研究以Inconel 625镍基合金为研究对象，其核心化学成分（质量分数）为：Ni 61.33%、Cr 21.95%、Mo 9.32%、Nb 3.37%、Fe 2.88%，以及少量Al、Co、Mn、Si、Ti、C、N等元素。研究团队以该合金的基础化学成分为输入参数，依托JMatPro软件开展全方位热力学模拟计算，聚焦平衡相组成、相变规律、流变应力及各项性能参数的精准预测。
2.2 模拟方案设计
研究采用JMatPro软件构建完整的模拟体系，围绕Inconel 625镍基合金的核心研究需求设计模拟方案：一是激活γ相、M₆C相、δ相、μ相、M₂₃C₆相、γ'相等关键物相，设定25~1400℃温度范围，预测平衡相组成及随温度的演变规律；二是计算TTT曲线（等温冷却相变曲线）和CCT曲线（连续冷却相变曲线），解析各相的析出顺序与时间、温度的关联；三是模拟不同应变速率下的流变应力曲线，分析变形温度、应变速率对合金流变行为的影响；四是模拟1100℃淬火、450~700℃回火（1~4h）工艺下的力学性能，以及25~1400℃区间内的物理性能参数变化，形成全面的模拟研究体系。
3. 研究成果
研究团队通过JMatPro软件的精准模拟计算，全面解析了Inconel 625镍基合金的相组成、相变规律及性能特征，形成以下核心成果，为工艺优化提供了明确依据：
平衡相组成方面：模拟结果表明，Inconel 625镍基合金在室温下的平衡相组成包括γ相、M₆C相、δ相、μ相、M₂₃C₆相以及γ'相，对应的最高相比例分别为69.39%、1.09%、9.12%、15.93%、0.74%和3.73%；其中γ相为基体相，其化学元素组成直接决定合金的基础性能，而μ相作为富钼金属间化合物，过高含量会影响合金耐蚀性，需在热处理中严格控制。
相变规律方面：TTT曲线和CCT曲线计算显示，基体γ相析出优先于γ'相、δ相、μ相，析出0.1%各相的最短时间分别为0.73h（γ相）、6.7h（γ'相）、17.8h（δ相）、110.3h（μ相）；平衡状态下，各相及碳化物的析出顺序为M₆C→M₂₃C₆→δ→μ→γ→γ'，明确了不同温度下的相变特征。
图1 采用JMatPro软件对Inconel 625镍基合金热力学平衡相随温度的变化进行计算与预测
图2 采用JMatPro软件对Inconel 625镍基合金TTT曲线（a）及CCT曲线（b）的计算结果
力学性能方面：模拟预测，1100℃淬火后，在450~700℃、1~4h回火范围内，随着回火温度升高和回火时间延长，合金的屈服强度、抗拉强度和硬度均呈下降趋势，600℃后下降速率趋于平缓；同时，合金力学性能随晶粒尺度增大而下降，符合经典Hall-Petch关系，晶粒尺度达到15μm后性能趋于稳定。
图3 采用JMatPro软件对Inconel 625镍基合金不同应变速率下的流变应力曲线计算结果
图4 采用JMatPro软件对Inconel 625镍基合金不同回火工艺下的力学性能（a）屈服强度、（b）抗拉强度、（c）硬度计算结果
物理性能方面：在25~1400℃温度区间内，合金的弹性模量、剪切模量和密度均随温度升高而逐渐降低，1100℃后降低趋势显著加剧；而泊松比随温度升高呈单调升高趋势，表明高温下材料横向变形对纵向变形的约束作用增强。
图5 采用JMatPro软件对Inconel 625镍基合金物性参数（a）弹性模量、（b）剪切模量、（c）密度、（d）泊松比随温度变化的计算结果
4. 结论与意义：为镍基合金工艺优化提供新路径
本研究的核心突破在于，借助JMatPro软件实现了Inconel 625镍基合金“成分-温度-相组成-性能”的全维度量化关联，通过模拟计算精准解析了该合金的相变规律、热处理工艺与性能的内在联系，建立了高效的性能预测方法。
该研究不仅明确了Inconel 625镍基合金的性能变化规律，为其热处理工艺优化（如回火温度、时间控制）提供了精准的理论依据，更确立了“模拟引领研究”的镍基合金研发新范式——通过JMatPro软件提前量化相演变与性能参数，可大幅减少传统实验的盲目性，缩短研发周期，降低研发成本。这一成果为Inconel 625镍基合金在航空航天、化工、能源等高端领域的精准应用提供了重要支撑，同时也为同类镍基高温合金的性能研究与工艺优化提供了可借鉴的技术路径，进一步拓展了JMatPro软件在高性能金属材料研发中的应用场景。
参考文献：陈捷,任毅,王爽,等.基于JMatPro软件的Inconel 625镍基合金热处理工艺及物理性能探索[J].金属热处理,2026,51(1):40-46.