GH4698合金是在俄罗斯合金的基础上添加微量元素进行改型的镍基沉淀强化型合金。经过一系列研究，在国内首次获得Φ797×167mm和Φ1180×160mm特大型GH4698合金涡轮盘。在此基础上，对特大型涡轮盘组织、性能和热处理制度展开了全面研究，研究内容主要包括三个方面：合金热压缩试验；特大型涡轮盘组织、性能研究；特大型涡轮盘热处理制度研究。 1、合金热压缩试验对GH4698合金在MTS试验机上进行等温热压缩试验，研究表明：合金在950℃和1000℃当变形量达到70％未发生动态再结晶，当变形温度达到1100℃、变形量达40％以上，合金发生完全动态再结晶。 2、特大型涡轮盘组织、性能研究随涡轮盘尺寸和重量的急剧增大和国内热加工条件的限制，特大型涡轮盘不同部位变形参数产生较大差异，将导致涡轮盘出现组织、性能的不均匀性。在本论文中，对特大型涡轮盘进行了剖盘检验，从涡轮盘锻态低倍组织可以看出，保温措施不理想的2级盘出现晶粒不均匀现象，而保温较好的5～6级特大型涡轮盘晶粒均匀细小；在特大型涡轮盘锻件中仅存在一种冷却过程中析出的中等尺寸γ′相；特大型涡轮盘各部位强度相当，但轮毂塑性和冲击性能与轮缘相比出现明显衰减，这是由于涡轮盘轮毂区域变形量过小，导致动态再结晶不完全，出现晶粒粗大和不均匀现象。经标准热处理后晶粒不均匀现象有所减轻。 3、特大型涡轮盘热处理制度的研究国内上世纪八十年代曾对GH4698合金的热处理制度进行过研究，主要针对航空盘件，而国外特大型涡轮盘热处理信息又非常有限，且能否适用于国产盘需进一步研究；同时，特大型涡轮盘技术指标高于俄罗斯技术标准，对此，在国内首次开展了GH4698合金特大型涡轮盘热处理制度的研究。 对涡轮盘试样进行不同固溶条件的试验，在一定固溶温度和保温时间下的晶粒尺寸可用下式进行估算： -5.25×i04D3=8.725×10-13+5.99×104eTt(m3)经过不同温度对组织、性能影响的比较，涡轮盘固溶制度选用1100℃×8h，AC，经固溶处理后晶界细化，锻造过程中产生的γ′相全部溶解。 GH4698合金特大型涡轮盘二次固溶采用1000℃×4h，AC，二次固溶处理后，晶界明显粗化，晶界上析出颗粒状二次MC型碳化物，晶内和晶界析出约15～18％的圆球形γ′相，尺寸约为200nm；特大型涡轮盘二次固溶处理采用空冷可以得到满意性能。 特大型涡轮盘经时效处理后得到弥散分布的两种不同尺寸的圆球形γ′相，其中大γ′相约为200～300nm，小γ′相约为20～30nm，γ′相大小相间分布有利于涡轮盘得到理想的综合性能。时效后部分晶界MC型碳化物退化生成颗粒状M23C6和γ′相，能一定程度上改善涡轮盘塑性和冲击性能。 在不同热处理参数研究的基础上，对四种不同热处理制度进行了对比，最终得到两种比较理想的热处理制度： Ⅰ、1100℃/8h,AC+1000℃/4h,AC+775℃/16h,ACⅡ、1100℃/8h,AC+1000℃/4h,AC+775℃/16h,AC+700℃/16h,AC在上述研究的基础上，在国内首次对GH4698合金特大型涡轮盘整体件进行了热处理，2级和5～6及涡轮盘分别采用Ⅰ和Ⅱ制度，最终得到了理想的组织、性能。 “时效回归”特性研究：通过调整涡轮盘中大小γ′相的比例，可一定程度上调整塑性和强度之间的搭配；特大型涡轮盘经Ⅰ制度热处理后如果强度偏低，采用补充一段700℃/16h,AC低温时效，可一定程度上提高涡轮盘的强度；而经Ⅱ制度热处理后，如果涡轮盘塑性偏低，可补充775℃×16h,AC高温时效，涡轮盘塑性能得到一定的改善。涡轮盘“时效回归”特性可避免特大型涡轮盘在实际生产中因个别性能不合而判废。