GH4742合金是一种沉淀强化型镍基难变形高温合金,主要用于航空发动机和燃气轮机的涡轮盘部件材料,其组织稳定性、疲劳和蠕变性能对于合金的安全使用至关重要。本文研究了 GH4742合金在650℃～750℃条件下的组织稳定性以及疲劳、蠕变断裂行为。由于GH4742合金的热加工窗口较窄,温度场不易精准控制,在涡轮盘制备过程中,出现了两种组织状态的样品,分别命名为GH4742-A合金和GH4742-B合金。GH4742-A合金呈等轴晶,主要由γ基体、γ’相、MC型碳化物及M23C6型碳化物组成。在650℃、700℃以及750℃时效过程中,初生γ’无明显变化;二次花状γ’形貌逐渐转变为圆角方形,尺寸先降低后增加;三次球形γ’发生明显熟化。合金650℃时效过程中的室温及650℃屈服强度呈微增长趋势;700℃和750℃时效过程中的显微维氏硬度值呈先增加后降低的变化趋势,并在1000小时后达到最大值。GH4742-B合金为链状晶组织,由变形的大晶粒和细小等轴晶组成。析出相主要由γ基体、γ’相、MC型碳化物及M23C6型碳化物组成。γ’相由晶界上不规则初生γ’、变形晶粒内部的二次大花状γ’以及其周围的三次球形γ’、等轴晶内部的二次小花状γ’以及其周围的三次球形γ’组成。在700℃和750℃时效过程中,初生γ’相无明显变化;变形晶粒内部二次大花状γ’发生分裂,其周围的三次球形γ’发生熟化;等轴晶内部的二次小花状γ’形态逐渐转变为圆角方形,尺寸呈先降低后增加的变化趋势,其周围的三次球形γ’发生溶解。研究了应力幅、平均应力以及应变幅对GH4742-A合金650℃低周疲劳性能的影响。对于应力控制低周疲劳,平均应变响应曲线表现为减速、稳态以及加速三阶段。疲劳样品均表现为先循环硬化后循环软化的变形行为,且正向平均应力明显促进了拉伸方向的循环软化。疲劳断口可观察到多个疲劳源均位于样品表面,包括表面夹杂,晶体学面和滑移带,并以沿晶和穿晶混合模式扩展。低周疲劳寿命随应力幅和平均应力的增加而降低,主要源于高应力幅和高平均应力条件下稳态棘轮应变速率的提高。建立基于稳态棘轮应变速率的疲劳寿命预测模型,可将疲劳寿命误差控制在1.25倍分散带内。对于应变控制低周疲劳,合金呈先循环硬化后循环软化的变形行为。疲劳寿命随应变幅的升高明显降低,基于塑性应变能密度理论的Halford-Marrow关系式被用于预测合金的疲劳寿命,可将误差控制在1.5倍分散带内。GH4742-A合金的疲劳极限随着实验温度的升高而增加,主要源于不同温度下断裂模式的不同。室温高周疲劳断裂源均起源于样品表面,主要表现为表面夹杂物、表面碳化物、表面滑移和表面晶体学面断裂。对于650℃和750℃高周疲劳,低应力条件下断裂源位于样品亚表面或内部晶体学面,高应力条件下断裂源位于样品表面缺陷或表面晶体学面。GH4742-A合金在室温和650℃条件下的位错密度较低,其中位错与初生γ’相交互作用主要表现为APBs切割机制,而与较小尺寸的二次和三次析出相主要表现为绕越机制;当温度升高到750℃时,明显的扩展层错存在于基体和析出相内部,包括初生γ’相,二次γ’相和三次γ’相。此外存在APBs切割初生γ’相和大量位错环绕越二次γ’相的变形机制。GH4742-A合金的稳态蠕变速率随着应力的降低显著降低,而蠕变寿命随着稳态蠕变速率的降低而明显增加。750℃蠕变条件下,合金发生明显的颈缩,表现为韧性沿晶断裂,蠕变变形以晶内位错滑移和晶界滑移为主;在650℃、700℃不同应力条件下断口无明显颈缩,表现为脆性沿晶断裂特征,蠕变变形以晶内位错滑移为主。在蠕变变形过程中,孤岛层错、扩展层错和层错锁是其最主要变形特征。在700℃和750℃的较高温度下,更易发生微孪晶变形机制。