GH4586合金是我国研制和生产的具有自主知识产权的新型高性能、难变形镍基高温合金,主要用于制造涡轮盘等关键部件。由于该合金在650℃以下具有优异的综合性能,已在火箭发动机中获得成功应用。为将GH4586合金推广应用于航空发动机,实现大尺寸涡轮盘的高质量锻造,本文重点研究GH4586合金高温变形时的动态再结晶行为,为合金热塑性加工过程中的微观组织控制提供理论依据。同时针对航空发动机涡轮盘材料需在长期高温下服役的特点,系统研究长期时效对GH4586合金裂纹扩展特性的影响规律,探索TCP相对裂纹扩展的作用机制。研究发现,高温塑性变形时GH4586合金中的动态再结晶首先在形变储存能高的晶界附近形核,形成“项链状结构”。在1000℃下变形,由于晶界碳化物对晶界迁移的阻碍作用,以及形变孪晶吸收外载荷做功降低了晶界迁移的驱动力,原始晶界难以迁移弓出形成再结晶核心。同时,形变孪晶的形成为动态再结晶的进行提供了所需的形变储存能和应变梯度,动态再结晶往往在晶界附近的形变孪晶处形核。研究表明GH4586合金的动态再结晶核心源自亚晶。亚晶在变形和动态回复过程中形成并进一步合并,当亚晶的尺寸和取向差达到临界值时,亚晶转变成再结晶核心。GH4586合金中的γ’相以及晶内和晶界碳化物对动态再结晶的作用各异。GH4586合金在1000℃变形时,由于γ’相仍然存在,合金的变形抗力较高；而且,γ’相对界面迁移的钉扎作用减缓了亚晶和动态再结晶晶粒的长大速度。同时,由于合金中γ’相的数量远高于晶内碳化物的数量,γ’相的存在弱化了晶内碳化物对再结晶形核的促进作用。但晶内大尺寸的碳化物较小尺寸的更能促进动态再结晶形核。晶界碳化物起阻碍原始晶界迁移的作用,并使得位错在原始晶界处塞积,增加了形变储存能,为动态再结晶的进行奠定基础。当变形温度升至1050℃和1100℃时,γ’相基本回溶,晶界碳化物大部分回溶,位错运动阻力减小,GH4586合金容易发生动态再结晶。GH4586合金动态再结晶过程中形成退火孪晶,其形成机制因再结晶所处阶段的不同而异。在动态再结晶的初期,退火孪晶通过再结晶核心长大时形成的堆垛层错形核,其形核的驱动力源于变形基体中位错密度的降低带来的形变储存能的释放。晶界迁移或位于非共格孪晶界上的位错滑移使得退火孪晶沿共格孪晶界方向长大；退火孪晶沿宽度方向的长大则可通过相邻孪晶的合并完成。动态再结晶初期晶粒未长大的情况下,孪晶界在所有晶界(包括小角度晶界)中所占比例随再结晶程度的提高而增加。这证明了退火孪晶的形成有利于变形基体中位错密度的降低,动态再结晶初期孪晶形成的驱动力由形变储存能提供,也就是说孪晶伴随着动态再结晶的进行而形成,是动态再结晶过程的一个组成部分；同时也说明在高温下使合金循环发生动态再结晶,并控制再结晶未发生晶粒长大,可获得高比例的孪晶界面。再结晶晶粒长大过程中,已有的孪晶界可与其他晶界反应形成新的可动性更强的孪晶界,有利于加快晶粒长大速度。模拟实际服役条件,将GH4586合金在700℃、750℃分别时效500h、1000h和1500h,对合金的疲劳裂纹扩展特性进行系统研究。结果表明,GH4586合金经700℃时效500h后,在近门槛区抵抗裂纹扩展的能力有所提高,与标准热处理态合金相比,疲劳裂纹扩展门槛值从14.6MPa.m1/2增加到17.33MPa.m1/2。分析表明,合金经长期时效后,在相同的裂纹扩展速率下,少量TCP相的析出以及’相尺寸适当的增大有利于提高材料在近门槛区抵抗疲劳裂纹扩展的能力；而经700℃时效1000h、1500h,以及经750℃时效不同时间,合金的疲劳裂纹扩展抗力降低,疲劳裂纹扩展门槛值亦随之降低。这主要是由于长期时效过程中大量TCP相的析出、长大以及’相过度的粗化,削弱了断口面粗糙诱发的裂纹闭合效应和裂纹分支而引起的裂纹尖端应力屏蔽效应所致。