高温合金的发展与航空发动机的进步密切相关,是制造现代航空发动机、航天火箭发动机和各种工业燃气轮机等热端部件不可替代的关键材料。随着军事现代化的进一步深化,飞机、舰艇等装备不断向高速、重载、集成化、高精度、长寿命等方向发展,其相应装备的发动机部件,除需要承受高温、循环载荷等条件外,对于高速、动态载荷等承载能力的要求也在不断提高。传统的静态力学性能数据已无法满足当代高性能发动机结构、性能设计的迫切需求。考虑到材料失效是一个动态过程,曾有研究者提出应根据材料的动态失效,进行逆向设计,即从高温合金服役过程中的失效形式入手,从失效机理找出预防失效的判据,进而反馈到材料组分、结构设计的优化,延长材料的使用寿命。虽然诸多研究者对金属材料动态载荷下的变形及断裂行为等一直进行着深入研究,但对于不同材料而言,应变速率的影响规律以及机理解释并不统一和明确。但是,对基于实际服役条件的发动机设计而言,这些问题的澄清仍是十分重要和必须的。为此,本文以GH4199合金为对象,研究了具有不同晶界含量的固溶态和不同尺寸γ’相的时效态合金的动态拉伸变形行为,分析和探讨应变速率对晶界强化和γ’相强化作用的影响规律及机制,为基于动态力学的发动机结构设计及材料设计提供必要的理论支持。研究结果表明,随着应变速率的提高,固溶态合金屈服强度增加,增幅逐步扩大；抗拉强度和断裂延伸率呈先降低、后增加的变化趋势,分别在ε为10-1s-1和102s-1处存在极小值。当应变速率较低时,ε为10-3s-1～101s-1,随应变速率的增加,合金中位错缠结增加,塑性变形抗力提高；ε为101s-1～103s-1时,合金中开动的滑移系增多,出现交滑移、多系滑移现象和形变孪生等现象,在一定程度上提高了合金的塑性变形能力。随应变速率的增加,Hall-Petch关系式中反映晶内变形抗力的σ0逐渐增大,反映晶界对变形的影响系数的K在ε为10-3s-1和103s-1时最小。时效态合金中,随应变速率的提高,屈服强度增加,在ε为102s-1～5×102s-1,增幅扩大；抗拉强度和断裂延伸率呈先缓慢下降,后急剧增加的变化趋势,分别在ε为10-1s-1和102s-1处存在极小值。当应变速率较低时,ε为10-2s-1,位错绕过尺寸小,间距大的γ’相,符合Orwan绕过机制；随着γ’相尺寸的长大,强度的增加,位错以攀移方式越过γ’相。当应变速率为101s-1时,位错有切过丫’相现象,随着应变速率的增加,被切过的γ’相尺寸逐渐增大。随着时效时间的延长,晶界弱化现象明显,沿晶二次裂纹增多。随着应变速率的增加,相同时效时间的断口形貌中沿晶二次裂纹增大,应变速率敏感性越强。TCP相在晶界附近析出时,对晶界的弱化作用明显,应变速率敏感性加强。在晶内析出时,对力学性能影响相对要小。