镍基时效强化型GH4202合金系制造新型大推力液氧煤油高压补燃火箭发动机的重要金属材料。为实现减重、增推、提高稳定性,采用机械钻孔+轧制工艺生产的外径/内径比为1.13的薄壁GH4202合金无缝钢管,满足了发动机设计定型和试车的需要。但该工艺金属利用率低,批量小,成为该型发动机生产的瓶颈,其原因在于国内在镍基时效强化型高温合金荒管的挤压成形及微观组织控制方面的研究甚少。本文以GH4202合金为研究对象,探讨Al、Ti成分优化、热变形过程中本构关系、挤压过程的模拟、冷加工变形,中间和最终热处理对合金微观组织及性能的影响,以期为合金荒管的挤压制备和成品组织性能控制提供依据。研究表明,通过降低GH4202合金中Al、Ti含量,可以有效地降低合金基体中的γ’相数量,合金的高温塑性提高约25%。GH4202合金的真应力-真应变曲线数值模型可由Arrhenius双曲正弦函数描述,在950℃-1200℃、应变速率0.001s-1～1s-1下变形,合金热压缩峰值应力和Z参数的解析式为Z=A[sinh（ασ）]n=2.55 × 1013[sinh（0.007σ）]4.26。当温度在1100～1180℃、变形速率为0.1～1s-1、应变量大于0.5时,可以完成再结晶,随变形速率的增加,合金完全再结晶的温度随之升高。基于实测数据和边界条件,利用有限元模拟计算了挤压过程,发现在现有设备能力范围内,通过控制GH4202合金坯料预热温度和挤压速度,可以实现合金管材的塑性成形,即:最佳预热温度为1150℃、挤压速度为100-150mm/s。GH4202合金冷加工过程中,初期加工硬化主要源于位错塞积群的应力场,变形量超过20%后,加工硬化则受位错与形变孪晶交互作用的影响;获得最佳合金组织的变形量范围为30%-60%。合金冷加工的组织及性能与其变形量、中间热处理工艺均相关,采用1120℃保温25min快速冷却的中间退火处理制度,获得的再结晶组织最适合后续的冷加工。根据GH4202合金M23C6和γ’相的溶解析出规律,确定了最佳的固溶处理工艺为1110℃保温60min后水冷,可使合金的晶粒度控制在5.0级以上,晶界上M23C6相呈细小链状,晶内弥散析出40nm左右的γ’相,保证合金具有优异的力学性能。