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Inconel 706(简写为IN 706)是一种沉淀强化的Ni-Fe-Cr基合金。它具有合理的化学配比、冶金缺陷少、成分偏析低、加工性能优异、成本低廉等特点，因而用它能够生产出大尺寸及超大尺寸的高温合金产品以满足重工业的需要。另外，该合金在700℃具有较高的强度，而且在较宽的温度及介质范围内具有良好的抗氧化、耐腐蚀的能力，因此具有很大的技术和经济意义。
随着涡轮发动机、燃气轮机及核工业等的迅速发展，越来越需要大尺寸的高温合金产品。这引起了两个问题，一是大尺寸铸锭的元素偏析及各种冶金缺陷的控制，二是其加工成型技术。以往的镍基高温合金如IN 718很难满足这种要求，因此70年代由美国国际镍公司研制了一种新型的Ni-Fe基高温合金IN 706,其基本物理性能列于表1。该合金被认为是重工业高温合金领域最有前景的材料之一[1],为此1994年在美国专门召开了一次关于该合金的国际会议，由此可看出人们对它的新的研究高潮正在形成，但这种材料目前在国内研究得还较少。本文综述该合金在国外的最新研究成果。
2合金的成分及相转变
自70年代该合金创立以来，其成分变化很小，表2给出了该合金的标准成分范围[2]。IN 706合金之所以受到人们的青睐，就是因为它具有良好的冶金性能和加工性能，而这又直接与成分密不可分。与IN 718合金相比，其Nb、Ni含量有所降低。Mo元素被取消，同时增加了Ti的含量等，所有这些成分的改变都直接影响该合金的冶金、加工及力学性能等[4~6]。为此需要对合金成分进行研究。
Nb、Ti元素：它们是台金中主要的强化相形成元素，对合金的性能起着关键性的作用。试验证明，必须恰当地控制(Ti+Nb)含量及Ti/Nb的比值。当(Ti+Nb)总量由3.99%增至4.77wt%时，合金硬度和强度增大，持久寿命及断裂韧性也增加，但(Ti+Nb)总量超过4.81%时，室温塑性降低，持久断裂韧性也降低，这是因为Ti/Nb比值小，它影响析出物的形状、大小及分布，从而影响性能。为此，(Ti+Nb)总量应控制在4.7%左右，并且Ti/Nb比值为0.68左右，这样可获得较好的综合性能。之所以要降低IN 706合金中的Nb含量，是因为它是强烈的点偏形成元素，这是基于点偏是由富Nb、Mo的laves相造成的。
Al元素：它是Ni₃(Al、Ti、Nb)相(也称为γ'相)的主要形成元素之一。在IN 706合金中，Al含量比IN 718减少了0.2%左右，其目的是提高机械加工性能和焊接性能。Al含量的降低导致不同热处理时，Y相的组织结构发生变化。如在Al含量低于0.2%情况下，当合金处于轻微时效状态时，Y结构为体心四方，通常用Y"表示。它对位错的阻碍作用比面心立方的Y相强些，而且沉淀时临界质点尺寸小，所以室温强度高。而随合金中Al含量增加，面心立方的Y结构就成为析出相的主要结构，在这种情况下，Y的点阵常数、堆垛密排结构发生改变的同时，析出质点的临界尺寸增大，这降低了对位错运动的阻碍作用，使强度下降。试验证明，Al含量在0.2～0.4%范围内，对IN 706合金是合适的。
Si元素：它直接影响着laves相，标准中给出的Si含量为0.35wt%以下，但在这个范围的上限会有laves相形成，这时往往在晶界形成网状的laves相，并导致夏比冲击韧性大大降低。为此应控制Si含量在0.1%以下，这会有效地阻止laves相的形成。
C元素：C元素的含量影响着材料的韧性和加工性能。试验发现，当C含量从0.03%降至0.01wt%时，夏比冲击韧性值会增大[1]。降低C含量也会因减少碳化物的形成而改善加工性能。
O、N元素：它们直接影响着合金中白点的形成，因为白点是Nb、Ti的贫化区，而这些区域总是富集了大量的O、N元素。试验证明，降低O、N含量会降低白点的形成，从而使低周疲劳性能提高。另外，降低O、N含量也会限制氧化物和氮化物杂质团的形成。为了降低这些影响，其含量应低于50wt ppm。
对IN 706合金而言，其主要的沉淀相如表3所列。而它们的转变温度一时间一转变量关系曲线如图1所示。其中MC的沉淀析出线与材料的退火处理工艺有关。
Y'相：它是一种L2型的有序面心立方结构相(a=3.57A)。其基本成分为Ni₃(Ti,
Nb),是IN 706合金最主要的时效强化相，析出温度范围为540～870℃,其中在760℃析出速度最快。它一般以颗粒状形式存在于基体中。
γ"相：它是一种BCT有序结构相。基本成分为Ni₃Nb,最佳的析出温度范围是760～816℃。一般在富Nb的部位以细小盘状析出。它也是一种有效的强化相。
η相：它是一种DO24型的有序密排六方结构相。基本成分为Ni₃(Ti,Nb),其析出温度范围是760～950℃。一般在晶界以细小片层状析出，在晶内以片层状析出，如果观察其横切面则呈现杆状。只有当Y和Y"相溶解时，η相的片层才会增厚。如果在1120℃固溶处理则只有在晶内才会有η相析出，如果在980℃固溶处理则在晶界和晶内都会有η相析出。
δ相：它是一种正交相。其基本成分为Ni₃(Nb,Al)。它在IN 706合金中的析出速率极慢，即使在沉淀速度最快的913℃也需要几十小时才能形成。不论合金能量状态如何，δ相总是在晶界以球状或长轴平行于晶界的片状析出。
MC型碳化物：它是一种立方结构相(a=4.43A),其析出温度范围为580～1000℃,主要以细小弥散的颗粒状分布在基体中。但如果是完全固溶态，则它有可能分布在晶界上。
3IN 706合金的基本性能
3.1力学性能
表4给出了IN 706、IN 718、A-286、Incoloy 901四种合金力学性能的对比。从该表可以看出，IN 706的性能高于A-286和Incoloy 901,而与IN 718合金相近。特别是它的650℃持久强度要明显高于A-286和Incoloy 901,而与IN 718的一致。
由于IN 706合金主要用于制造大尺寸部件，因此有人测试了直径为600mm的锻件的力学性能[3]。表5给出了室温下的拉伸和冲击性能数据，并给出了专业标准。图2给出了在不同温度下的力学性能的变化情况。
由表5和图2可以看出，该合金具有良好的室温和高温力学性能。还可看出边缘部分的强度要比中心部位的低些，而拉伸塑性和冲击吸收功则高些，但不是特别明显，这可能与变形程度不均匀所造成的晶粒度不均匀有关。但从表5可以知道它们都大于AMS给出的数据。
3.2 波劣性能
图3给出了锻造态IN706合金径向低周循环次数和总应变量之间的关系曲线，其加载应变速率为0.2%s-¹。图4给出了应力和循环次数的关系曲线。试验是在室温下利用循环弯曲方法进行的[3]。
3.3断裂韧性
表6给出大型锻件的边缘、中心及1/2半径处的断裂韧性值。
4材料的冶炼及加工
4.1材料的冶炼
一种材料的发展是与冶炼手段和工艺方法密切相关的。早期的IN 706合金主要采用真空感应(VIM)和电渣重熔(ESR)以及真空感应和真空自耗(VAR)重熔两种工艺冶炼(称为二段工艺)。利用二段工艺可以得到直径为610mm、长为2286mm,总重达5310kg的铸锭。但经常在头部和尾部出现冶金缺陷。为了生产更大而且无冶金缺陷的铸锭，采用了三段冶炼工艺，即VIM+ESR+VAR,采用该工艺可以得到直径为1016mm,重量达14850kg的铸锭，而且冶金质量良好，消除了在二段工艺中经常出现的白斑等[1]。在该三段冶炼工艺中，VIM工艺给出了杂质含量少.成分控制精确的一次锭。通过ESR工艺可以进行材料的精炼，并且能得到一个更大直径的电极。通过VAR工艺可消除各种冶金缺陷，这是由于VAR的熔池浅，能避免形成与偏聚有关的缺陷。
4.2材料的锻造
IN 706合金由于合金元素的合理配置，因而具有良好的锻造性能。图5给出了IN706合金在不同温度下的最大变形量。由该图可以看出，在850～1150℃材料具有良好的锻造性能。由于材料的性能直接受锻造工艺的影响，因此，IN 706合金的锻造温度宜选在1000～1100℃范围内，终锻温度应低于再结晶温度(950℃),这样可使δ/η相在晶界析出，强化晶界，而又不发生再结晶。最后一火的热变形量应大于临界变形度(15%),这可得到细小均匀的晶粒。
4.3 材料的热处理
对于IN 706合金有两种商用热处理工艺。一种是提高室温强度和延伸率的工艺，包括：980℃/1h,AC+718℃/8h,FC(55℃/h)至620℃/8h,AC。采用这种工艺，在高温下得到细小均匀的γ"/γ'沉淀相，而在炉冷和较低的温度保持时，会使这些相变得更加稳定，同时出现一些新相。另一种工艺是提高高温性能和蠕变性能的工艺，它包括：980℃/1h,AC+843℃/3h,AC+718℃/8h,FC(55℃/h)至621℃/8h,AC。这个工艺与上一种工艺相比，增加了843℃/3h,AC稳定化处理，这个温度处于Y'/γ"溶解度曲线附近，使合金在晶界上产生不连续的η相，正是这种相增强了高温缺口韧性。
4.4加工性能
IN 706合金具有优异的冷加工及机械加工性能，这也是它与同类性能高温合金相比所具有的最突出的特点之一，这与它的化学成分及组织结构密不可分。对比IN 706合金与304L不锈钢、IN718合金的冷加工硬化特征曲线得知，IN706合金的加工硬化率高于304L型不锈钢，但低于IN 718合金。
就机械加工性能而言，IN 706合金和IN718合金在同样处理状态下，前者可以用更高的切削速度和更小的功率进行切削。
5应用
随着对大功率涡轮发动机的需要越来越强烈，人们非常希望生产出更大尺寸的涡轮盘及其零部件。90年代中期，美国GE公司率先研制一种称为"F"级的新型发动机，其燃烧室温度达1260℃,这就对其中最关键的涡轮盘材料提出了新的要求，即不仅要求材料具有良好的高温性能，而且应具有较大尺寸产品的生产可行性。商业上能够满足这种条件的最适合的材料是IN 718和IN 706。尽管IN 718比IN 706的高温性能要好些，但同时还应考虑到加工性能。由于涡轮盘尺寸较大，因而要求铸锭直径尺寸应大于760mm,否则在镦粗时会发生皱折。IN 718合金最大铸锭直径若超过610mm,则无法控制斑点的形成。据Suarez等[报道，通过电渣重熔IN706可得到直径为760mm无冶金缺陷的铸锭，另据美国国际镍公司报道，IN706合金比IN 718合金具有更优异的加工性能[8],因此GE公司选择了IN 706合金作为涡轮盘材料。
随着人们对IN 706合金认识的加深，其应用也逐渐扩大，例如美国一种"F"级战斗机中用它制作延伸机匣，许多核反应堆的防辐射层也采用了该材料。由此可见IN 706合金是一种非常有前景的高温合金。
