GH738是一种?’相沉淀硬化高温合金,材料力学性能优良,在高温工作下具有较高强度和韧性,兼具抗氧化和抗腐蚀性能,主要用于航空发动机转动件。GH738塑性成形的工艺性良好,可通过调整温度、时间、变形速率等工艺参数获得具有不同力学性能的GH738锻件。在GH738模锻件中,由于温度和变形的不均匀,在锻件组织中可能出现混晶和组织不均匀现象,导致零部件的性能下降,存在发生安全事故的隐患。因此需要建立一种可无损和快速的评判GH738锻件组织形貌的检测方法。本文以某型号航空发动机导向叶片GH738阶梯状盘件(模锻工艺参数不同)为研究对象,(1)综合分析工艺参数和盘件形状对零件各部位组织结构和残余应力的影响,结合金相实验和超声检测对试样尺寸的要求,设计阶梯状盘件切割方案并进行切割加工;(2)制备金相试样,进行微观组织结构的观察,基于定量金相学对GH738金相组织参数定量表征;(3)采用超声纵波回波法进行超声检测,提取含多次回波的全数据超声A扫信号,计算超声衰减系数和声速,截取一次底波以及表面波与一次底波之间的背散射信号,分别进行傅立叶变换,并根据始波检测频率计算,获取因被检试样微观结构差异导致的一次底波频率偏移量和非线性系数;(4)基于Pearson相关系数,分析晶粒尺寸、晶粒形状变化和超声检测信号特征值的关系,建立GH738晶粒尺寸/晶粒形状的超声评价方法。结果表明:(1)一次底波频率偏移、衰减系数与晶粒直径之间存在强相关,随晶粒直径的增加而增大,可确定一次底波频率偏移阈值(2MHz)、衰减系数阈值(0.25dB/mm、0.05dB/mm),进行粗晶(直径大于150μm)与细晶(直径小于20μm)的识别;(2)一次底波频率偏移是可用于晶粒形状表征的有效参数,随着晶粒形状参数圆度的增加而增大;(3)在GH738晶粒尺寸小于150μm时,声速随晶粒尺寸长大而长大(6015m/s@9μm~6040 m/s@150μm),当晶粒尺寸大于150μm时,声速随晶粒尺寸增大而减小。本研究研究结果为锻件GH738组织均匀性的无损评价提供了数据参考,为GH738锻造工艺的改进与质量监控提供技术支持,具有较高的工程应用价值。