中国制造2025,航空发动机工程迫在眉睫,作为飞机心脏的重要承力零部件,机匣环锻件的性能要求自然也要顺应发展。而目前机匣环锻件的材料利用率不到5%,采用胎模锻进行制坯,能极大的提高成形精度,从而减小所需余量,提高材料利用率。但是胎模制坯过程对设备吨位的要求严重制约了机匣环锻件的生产。为了解决这一问题,对GH4169机匣环锻件的制坯过程进行了研究,对预制坯工艺进行了优化。同时,建立反映材料强化机理的本构模型试图对GH4169高温合金热变形过程中的强化机理进行探索,加深对热加工过程中变形特性的认识,更好的预测热加工过程中的宏观、微观变化。根据机匣预制坯设计了成形模具及相应的毛坯,用Deform软件分析了整个成形过程中金属流动、填充以及成形载荷变化规律。在此基础上提出了矩形截面环多道次制坯成形与变截面环单道次成形的优化方案。为了确定矩形截面环多道次制坯成形的工艺方案,提出了根据设备吨位预估成形次数的经验公式。基于Deform软件平台对矩形截面环多道次制坯成形的工艺方案进行了仿真模拟。针对变截面环单道次成形的方案,结合Deform进行了环坯优化,确定了最终的异形环坯尺寸,并实现了小吨位设备上机匣制坯的胎模锻生产。同时分析了两种成形方案的金属流动与填充规律。为了深入的了解高温合金的强化机理,从理论上分析成形载荷与微观组织的关系。构建了从位错角度出发反映热加工过程中内部强化机理的本构模型,透过该本构模型对金属的强化机理进行解释。通过计算机编程实现了本构模型的计算过程,随后通过实验对本构模型进行比对,在此基础上,通过本构模型的物理量的变化规律解释金属热加工过程中物理状态变化。研究表明,本构模型在应力预测上与实验结果基本相符,并且对晶粒变化、动态再结晶体积分数演变都做了预测,同时还反映了内部位错密度的变化规律,能一定程度上定量的反映强化机理,但是晶粒尺寸贡献的应力过小,与实验数据不符,因此本构模型还有待进一步改进。本课题关于机匣环锻件预制坯的研究为实际生产中解决成形载荷大的问题提供解决方法,而关于强化机理的研究,分析了现有本构模型描述GH4169热加工特性的适用性,为高温金属热成形过程中强化机理的解释提供了参考与思路。