热处理制度对GH4169G合金微观组织与蠕变性能的影响

　　GH4169合金是一种时效硬化型Ni−基变形高温合金，由γ基体、γ′、γ″相和碳化物组成，由于具有良好的抗热疲劳、抗氧化和冷、热加工性能，并在约650℃具有较高的强度和持久、疲劳性能，因此，可用于制备航空发动机的涡轮盘部件[1−2]。γ′和 γ″相是合金的主要强化相[3−4]，且其数量、分布与采用的热处理制度密切相关，并对合金的力学及蠕变性能具有重要影响[5]。合金经高温变形后，为适应不同的服役条件，可采用标准热处理(STD)和直接时效(DA)处理[6−7]，使合金获得不同的组织结构及力学性能。研究表明[8]，在高温服役期间，合金中γ″相易于转变成δ相，且δ相的数量和分布对合金的力学及蠕变性能具有重要影响，当δ相析出量较大时，将消耗大量的元素Nb，致使近晶界区域γ和γ"相贫化，降低合金中γ和γ"相的体积分数，由于沿晶界析出的δ相可使裂纹易于在晶界处萌生与扩展[9]，故可降低合金的力学及蠕变性能。

　　GH4169合金经P和B微合金化后，获得GH4169G改进型Fe-Ni-Cr型变形高温合金[10−11]。与GH4169合金相比，GH4169G合金具有相近的组织结构，但承温能力提高约30℃。因此，可应用于制作承温能力较高的航空发动机气压机盘、气压机轴、涡轮盘和其他高温结构件。加入的微量元素P和B可偏聚于近晶界区域[12]，并对合金中δ相的析出及分布产生影响[13]。尽管热处理对GH4169合金组织结构与蠕变性能的影响已得到广泛研究[14−15]，但热处理对GH4169G合金组织结构与蠕变性能影响的研究较少，特别是热处理对合金中δ相析出形态及分布的影响尚不清楚。据此，本文作者通过对GH4169G合金进行标准热处理(STD)和直接时效处理(DA)，并对不同制度热处理合金进行组织形貌观察与蠕变性能测试，研究热处理制度对合金组织结构与蠕变性能的影响，以期为合金的应用提供理论依据。

　　1 实验

　　采用真空感应炉熔铸GH4169母合金锭，将母合金锭坯切割成较小锭坯后，采用真空感应炉重新熔炼，并加入微量元素P和B，重新铸成10kg GH4169G合金锭，其化学成分如表1所列。将GH4169G合金锭坯经等温锻造制备成圆饼，其中，等温锻造的初锻温度为1120℃，终锻温度为1040℃，锻后经空气冷却至室温。之后，分别对锻后合金进行直接时效热处理和标准热处理，采用的热处理工艺分别如下：

　　1) ITF-合金锭坯经720℃保温8h，随后，以50℃/h的冷却速度随炉冷却至620℃保温8h后空冷，称为直接时效热处理合金(ITF-DA-GH4169G);

　　2) ITF-合金锭坯经960℃保温1h进行固溶处理并空冷，随后，在720℃保温8h，并以50℃/h的冷却速度随炉冷却至620℃保温8h后空冷，称为标准热处理合金(ITF-ST-GH4169G)。