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GH80A合金是一种具有良好的室温及高温强度、高温抗蠕变性、抗氧化性以及耐腐蚀性的镍基高温合金，广泛应用于航天航空、电力工业等重要领域。本文研究所用材料均由重庆材料研究院有限公司提供，该材料主要用于制造高端汽车发动机用气门。对于镍基高温合金而言，热处理是调控组织、优化性能的重要手段。本文以GH80A合金作为研究对象，设计了一系列热处理工艺参数，利用X射线衍射仪（XRD）、金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等对不同热处理态合金的微观组织进行观察并测试其力学性能，探究了不同热处理制度对合金组织及性能的影响，为进一步研究合金的组织调控与强韧化提供了科学理论依据。
研究发现不同热处理态GH80A合金的相组成相同，合金组织主要由γ基体和第二相组成。合金中主要的强化相为γ相和碳化物相，γ相位于晶内，碳化物相呈不规则形貌主要在晶界处断续分布。随着固溶处理温度的升高，固溶处理态合金晶界处碳化物数量逐渐减少。合金经单级时效和双级时效处理后，晶界处碳化物数量显著增加。TEM结果表明，双级时效处理后，大量细小的γ相呈球状在基体中均匀分布并与γ基体之间保持一定的共格关系，即(100)γ‖(100)γ和[001]γ‖[001]γ。经双级时效处理后，γ相呈多尺寸分布，球形γ相有向立方体形转变的趋势。双级时效态合金中碳化物Cr23C6为面心立方结构，碳化物Cr7C3为面心正交结构，Cr7C3中存在有序结构。
固溶处理温度的变化对合金的硬度、室温及高温拉伸性能等均无显著影响。与室温下相比，固溶处理态合金高温拉伸抗拉强度和延伸率降低，而屈服强度升高。与固溶处理态合金相比，经单级时效和双级时效处理后合金硬度显著增大，室温强度升高，其中稳定化处理态合金室温抗拉强度超过1100MPa，屈服强度超过700MPa；700℃时效处理态和双级时效处理态合金室温抗拉强度均超过1200MPa，屈服强度均超过800MPa；单级时效处理态与双级时效处理态合金的室温延伸率均下降。由于合金等强温度的作用，不同热处理态合金的高温强度无较大差异，推测合金的等强温度在750℃附近，不同热处理态合金的高温拉伸塑性亦无较大差异。由于1080℃固溶处理态合金和1080℃固溶后700℃时效态合金中存在混晶组织，合金高温延伸率较其他合金显著下降，分别为9%和14.5%。热处理态合金室温与高温拉伸试样断口均由大量的等轴韧窝组成，断裂试样断口形貌呈典型的塑性断裂特征。不同的是，室温拉伸时裂纹穿过晶粒向内部扩展，合金呈穿晶断裂形式；高温拉伸时裂纹沿晶界扩展，合金呈沿晶断裂形式。
为了得到较好的组织与性能的组合，建议采用的热处理制度为1020~1050℃/0.5h固溶处理+845℃/24h+700℃/16h。
研究发现不同热处理态GH80A合金的相组成相同，合金组织主要由γ基体和第二相组成。合金中主要的强化相为γ相和碳化物相，γ相位于晶内，碳化物相呈不规则形貌主要在晶界处断续分布。随着固溶处理温度的升高，固溶处理态合金晶界处碳化物数量逐渐减少。合金经单级时效和双级时效处理后，晶界处碳化物数量显著增加。TEM结果表明，双级时效处理后，大量细小的γ相呈球状在基体中均匀分布并与γ基体之间保持一定的共格关系，即(100)γ‖(100)γ和[001]γ‖[001]γ。经双级时效处理后，γ相呈多尺寸分布，球形γ相有向立方体形转变的趋势。双级时效态合金中碳化物Cr23C6为面心立方结构，碳化物Cr7C3为面心正交结构，Cr7C3中存在有序结构。
固溶处理温度的变化对合金的硬度、室温及高温拉伸性能等均无显著影响。与室温下相比，固溶处理态合金高温拉伸抗拉强度和延伸率降低，而屈服强度升高。与固溶处理态合金相比，经单级时效和双级时效处理后合金硬度显著增大，室温强度升高，其中稳定化处理态合金室温抗拉强度超过1100MPa，屈服强度超过700MPa；700℃时效处理态和双级时效处理态合金室温抗拉强度均超过1200MPa，屈服强度均超过800MPa；单级时效处理态与双级时效处理态合金的室温延伸率均下降。由于合金等强温度的作用，不同热处理态合金的高温强度无较大差异，推测合金的等强温度在750℃附近，不同热处理态合金的高温拉伸塑性亦无较大差异。由于1080℃固溶处理态合金和1080℃固溶后700℃时效态合金中存在混晶组织，合金高温延伸率较其他合金显著下降，分别为9%和14.5%。热处理态合金室温与高温拉伸试样断口均由大量的等轴韧窝组成，断裂试样断口形貌呈典型的塑性断裂特征。不同的是，室温拉伸时裂纹穿过晶粒向内部扩展，合金呈穿晶断裂形式；高温拉伸时裂纹沿晶界扩展，合金呈沿晶断裂形式。
为了得到较好的组织与性能的组合，建议采用的热处理制度为1020~1050℃/0.5h固溶处理+845℃/24h+700℃/16h。