2、試驗方案設計
(1)鍛造工藝。
本研究采用胎模鍛造方式在大型液壓機上進行鍛造，通過優化截面形狀來保證變形量分布均勻;鍛造加熱溫度選擇在δ相的溶解溫度范圍內，為1000℃~1020℃;鍛造前對坯料進行包套。典型鍛件的成形過程仿真流程如圖2所示，采用?300mm規格的棒材原材料，2火次模鍛成形。
(2)熱處理工藝。
GH4169高溫合金典型鍛件采用“固溶+時效”熱處理制度。
固溶工藝參數:(950~980)℃±10℃，保溫1h~1.5h，油冷;
時效工藝參數:(700~740)℃±10℃，保溫6h~10h，以(40~60)℃/h冷速爐冷至600℃~640℃，保溫6h~10h，空冷。
固溶出爐時迅速將鍛件轉移至淬火油槽中，淬火油初始溫度≤35℃，全程油溫≤60℃，淬火過程開啟攪拌。淬火后及時檢查變形情況。時效過程中應均勻升溫或降溫，以達設定溫度開始計算保溫時間，但爐冷至第二階段以到達620℃開始計算。
3、試驗過程
試驗材料取自GH4169典型鍛件,試驗項目包括化學成分、縱橫向室溫拉伸、高溫拉伸、高溫持久，金相組織。金相組織打磨拋光后進行腐蝕，腐蝕液的成分為高錳酸鉀和鹽酸，熱煮10s~15s，再用草酸水溶液清洗檢測面后，選擇高倍顯微鏡觀察組織形貌。
二、試驗結果及分析
1、化學成分
GH4169高溫合金典型鍛件化學成分如表2所示，三批次產品的成分均較為均勻。
表2鍛件化學成分(%，質量分數)
| 樣品批次 | Ni | Mo | Nb | Co | AI | Ti | Mg | C | |
| 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | 2.80~3.30 | 5.00~5.50 | ≤1.0 | 0.30~0.70 | 0.75~1.15 | ≤0.01 | 0.015~0.060 | |
| a | 18.23 | 54.31 | 3.15 | 5.47 | 0.21 | 0.57 | 1.05 | 0.0035 | 0.024 |
| b | 18.17 | 54.02 | 3.12 | 5.42 | 0.21 | 0.56 | 1.05 | 0.0023 | 0.022 |
| c | 18.11 | 54.24 | 3.10 | 5.41 | 0.21 | 0.57 | 1.05 | 0.0037 | 0.022 |
金相組織
GH4169高溫合金典型鍛件晶粒度如圖3所示，晶粒度均達到8級，遠高于標準要求的平均晶粒度為4級或更細,允許個別2級晶粒存在的要求,說明鍛造變形充分，組織細化充分。
典型鍛件顯微組織如圖4所示，GH4169高溫合金主要強化相為γ"相，其穩定溫度為650℃，強化相開始固溶溫度為840℃~870℃，完全固溶溫度為950℃。δ項的開始析出溫度為700℃，析出峰值為940℃，完全溶解溫度為1020℃。圖中δ相呈短棒狀分布于晶界，該組織能夠降低鍛件缺口敏感性，提升鍛件疲勞性能，且晶界析出的δ相分布均勻，能夠起到晶界釘扎作用，阻礙晶粒粗化，提升材料力學性能。
力學性能
經3批次鍛件力學性能檢測表明，典型鍛件縱向室溫抗拉強度分布區間1435MPa~1496MPa，平均1470MPa，高出標準值195MPa;橫向室溫抗拉強度分布區間1429MPa~1489MPa，平均1452MPa，高出標準值212MPa;縱向高溫抗拉強度分布區間1174MPa~1223MPa，平均1199MPa，高出標準值199MPa;橫向高溫抗拉強度分布區間1157MPa~1187MPa，平均1176MPa，高出標準值176MPa?？v向室溫屈服強度分布區間 1088MPa~1236MPa，平均 1193MPa，高出標準值158MPa;橫向室溫屈服強度分布區間1157MPa~1205MPa，平均1178MPa，高出標準值143MPa;縱向高溫屈服強度分布區間 962MPa~ 1048MPa，平均1024MPa，高出標準值164MPa;橫向高溫屈服強度分布區間969MPa~1029MPa，平均1005MPa，高出標準值145MPa。
從檢測數據分析，抗拉強度與屈服強度滿足標準要求，其中屈服強度數據具有一定的波動性，均具有充足的性能富余量。縱向室溫延伸率分布區間17%~23.5%，平均20.2%，高出標準值8.2%;橫向室溫延伸率分布區間13%~21.5%，平均18.2%，高出標準值8.2%;縱向高溫延伸率分布區間16.5%~42.5%，平均28.4%，高出標準值16.4%;橫向高溫延伸率分布區間15%~36%，平均23.9%，高出標準值11.9%?？v向室溫斷面收縮率分布區間33%~36%，平均34.5%，高出標準值19.5%;橫向室溫斷面收縮率分布區間25%~33%，平均29.5%，高出標準值17.5%;縱向高溫斷面收縮率分布區間58%~69%，平均62.6%，高出標準值47.6%;橫向高溫斷面收縮率分布區間56%~65%，平均59.1%，高出標準值44.1%。具體檢測數據見表3、表4、圖5。
表3拉伸性能標準值
| 試驗項目 | Rm/ MPa | Rp0.2/ MPa | A/% | z/% |
| 縱向室溫(L) | ≥1275 | ≥1035 | ≥12 | ≥15 |
| 橫向室溫(LT) | ≥1240 | ≥1035 | ≥10 ≥10 | ≥12 |
| 高溫(650℃) | ≥1000 | ≥860 | ≥12 ≥12 | ≥15 |
表4持久性能檢測結果
| 試驗項目 | 試驗編號 | 試驗結果 |
| 650℃,690MPa,≥25小時,A5≥5% | ||
| 縱向高溫持久 | 6-1 | 80小時,A5=14.7%(斷裂) |
| 6-2 | 88小時,A5=16.5%(斷裂) | |
| 橫向高溫持久 | 17-1 | 72小時,A5=19.9%(斷裂) |
| 17-2 | 77小時,A5=27.7%(斷裂) |
高溫持久性能數據分布見圖6，高溫持久斷后延伸率分布區間 14.7%～27.7%,平均 19.7%,高出標準值14.7%。斷后延伸率滿足標準要求，數據具有一定的波動性,但均具有充足的性能富余量。
結論
通過開展典型結構鍛件工藝實驗,并經過化學成分、組織、力學性能等分析,得出如下結論:
(1)GH4169高溫合金制備航空結構件適用于胎模鍛鍛造;
(2)制備航空結構件應采用優質成分 GH4169高溫合金，采用II類熱處理制度，可提高結構件疲勞性能，滿足航空結構件需求。
（注，原文標題：GH4169高溫合金航空結構件熱加工行為研究_蔡森）
