高溫合金是一類在高溫及一定應(yīng)力條件下長期工作的高溫金屬材料，具有良好的綜合性能，被廣泛地應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囃ㄟ^改變合金的微觀組織來提升其性能。

總結(jié)了近幾年高溫合金熱處理工藝的研究進(jìn)展，詳細(xì)論述了變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末高溫合金的熱處理工藝及熱處理對其組織和性能的影響，并闡述了高溫合金熱處理工藝的發(fā)展趨勢。

高溫合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、優(yōu)異的蠕變性能、良好的疲勞性能和斷裂韌性等綜合性能，已成為航空和工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤等高溫部件不可替代的關(guān)鍵材料。高溫合金按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。

隨著航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，對高溫材料的性能要求也不斷提高。熱處理是高溫合金*的工藝過程，高溫合金熱處理工藝如圖１所示，通過改變工件內(nèi)部的顯微組織或改變工件表面的化學(xué)成分，提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，提高強(qiáng)度。因此，為優(yōu)化顯微組織所進(jìn)行的熱處理研究一直是合金研制及應(yīng)用過程中的重要環(huán)節(jié)之一。

１　高溫合金熱處理工藝

高溫合金熱處理工藝是指高溫合金材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的方式，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。近年來對于高溫合金研究比較深入、系統(tǒng)的是固溶熱處理和時(shí)效熱處理。固溶熱處理是指在高于高溫合金組織內(nèi)析出相的全溶溫度，使合金中各種分布不均勻的析出相充分溶解至基體相中，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除殘余應(yīng)力的作用，以便繼續(xù)加工成型，并為后續(xù)時(shí)效處理析出均勻分布的強(qiáng)化相做準(zhǔn)備。

時(shí)效熱處理是指在強(qiáng)化相析出的溫度區(qū)間內(nèi)加熱并保溫一定時(shí)間，使高溫合金的強(qiáng)化相均勻地沉淀析出，碳化物等均勻分布，從而實(shí)現(xiàn)硬化合金和提高其強(qiáng)度的作用。

２　變形高溫合金熱處理工藝研究進(jìn)展

２．１　鐵基變形高溫合金ＧＨ２１３２合金具有突出的抗松弛能力、耐腐蝕能力和良好的綜合性能，適于作航空緊固件。目前使用的ＧＨ２１３２合金達(dá)不到１１００ＭＰａ高強(qiáng)度要求來滿足工作條件和保證航空安全，因而需要進(jìn)行一定的熱處理。

陳琪等采用兩種熱處理方式：一是固溶加時(shí)效熱處理工藝為９００℃固溶２.５ｈ油冷，７２０℃×１６ｈ＋６６０℃×１６ｈ空冷，保證δ＞２２％時(shí)，抗拉強(qiáng)度能達(dá)到１２４０ＭＰａ；二是直接時(shí)效熱處理工藝為６８０ ℃能保證δ＞１３％時(shí)，將ＧＨ２１３２合金的抗拉強(qiáng)度提高到１４００ＭＰａ。熱處理后合金得到了更加優(yōu)異的綜合性能。

ＧＨ６９６合金屬于沉淀強(qiáng)化型鐵基變形高溫合金，在高溫條件下具有較高持久蠕變強(qiáng)度，良好的抗氧化、抗腐蝕等綜合性能。它的表面硬度和耐磨性限制了在航空方面的應(yīng)用范圍。王淑新對ＧＨ６９６合金進(jìn)行了表面熱處理工藝的研究，采用氣體滲氮法，以氨氣作為滲氮劑，以氯化銨作為催滲劑。滲氮前試樣先進(jìn)行固溶處理，工藝為（１０００～１１００）℃×（１～２）ｈ油冷；固溶處理后進(jìn)行兩次時(shí)效處理，一次時(shí)效處理工藝（７５０～７８０）℃×１６ｈ空冷；二次時(shí)效處理工藝（６９０～７１０）℃×１６ｈ空冷。

表面熱處理提高了合金的表面硬度、耐磨性和抗腐蝕性能，并且滲氮層深度和滲氮保溫時(shí)間符合擴(kuò)散型控制的拋物線法則。

２．２　鎳基變形高溫合金ＧＨ１４５合金主要用于制造航空發(fā)動機(jī)在８００ ℃以下工作并要求強(qiáng)度較高的耐松弛的平面彈簧和螺旋彈簧。ＧＨ１４５合金主要靠第二相γ′強(qiáng)化，其力學(xué)性能與固溶處理溫度和時(shí)間關(guān)系密切。王增友等［５］采用了（１１３５±１０）℃×２ｈ微量風(fēng)冷固溶處理，（８４５±１０）℃×２４ｈ爐冷至（７２０±１０）℃×１９ｈ空冷時(shí)效處理，得到了較為滿意的力學(xué)性能。

采用一次固溶，二次時(shí)效獲得了較為滿意的綜合力學(xué)性能和持久性能。ＧＨ１４５合金經(jīng)較長時(shí)間時(shí)效處理后，γ′相中合金元素的溶解度會隨著時(shí)效溫度的不同而略有變化，但與時(shí)效時(shí)間關(guān)系不大。高溫合金ＧＨ４１４５／ＳＱ是以γ′［Ｎｉ３（Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ）］為主要強(qiáng)化相的鎳基時(shí)效硬化型合金，主要用于３００ ＭＷ 或６００ＭＷ 汽輪機(jī)高中壓內(nèi)缸法蘭螺栓。

此種材質(zhì)螺栓經(jīng)過高溫運(yùn)行后，會發(fā)生顯微組織及位錯組態(tài)變化、強(qiáng)化相析出等，導(dǎo)致材料的蠕變和持久性能下降。閻光宗等為了改善其性能，對運(yùn)行后硬度值為３３３ＨＢＷ 的螺栓進(jìn)行恢復(fù)熱處理，熱處理工藝為固溶＋兩次時(shí)效，固溶工藝為１１３０℃×１ｈ油冷；時(shí)效為８4５℃×２４ｈ，第二次時(shí)效為７０７℃×２０ｈ空冷。

采用此工藝對硬度值超標(biāo)螺栓進(jìn)行恢復(fù)熱處理后，其硬度值降至標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，雖然強(qiáng)度值有一定程度的下降，但是塑性及韌性顯著提升，證明恢復(fù)熱處理工藝極其有效。ＧＨ４１６９合金是含Ｎｂ的高強(qiáng)度鎳-鉻-鐵基高溫合金，主要用于制造航空發(fā)動機(jī)的高溫部件。張尊禮等研究了熱處理制度對ＧＨ４１６９冷軋葉片組織性能的影響。