GH3625是一种镍铬基固溶强化变形高温合金,GH3625合金从低温到980℃都具有高强度、高韧性、出色的可加工性和可焊接性、优良的抗疲劳性能以及出色的耐腐蚀能力,被广泛应用在航空航天、石油化工、舰船、核电等领域。喷丸强化工艺通过弹丸高速撞击材料表面形成残余压应力并改善微观组织结构,可以提高材料疲劳和力学性能。本文通过对GH3625试块进行喷丸强化处理研究喷丸层残余应力分布及微观组织结构变化,同时研究了高温状态下的应力松弛与组织回复和再结晶行为,对喷丸强化机制进行了探讨。通过X射线衍射应力分析仪对GH3625喷丸层研究发现,喷丸在材料表面引入的压应力水平与喷丸强度正相关,复合喷丸可以在单次喷丸的基础上强化材料表层的塑性变形并使表层残余压应力升高,并在不破坏材料表面的同时有效改善表面粗糙度,复合喷丸引入的表面残余压应力和最大残余压应力分别达到了-778 MPa和-1013 MPa;预应力喷丸能够以更低的喷丸强度达到普通喷丸较高的强度水平,同时对材料表面性能的影响控制在最低程度,在加载方向上当预应力值为170 MPa、270MPa和320 MPa时GH3625试块表面残余应力值较普通喷丸分别提升了9%、19%和27%、最大残余应力值较普通喷丸分别提升了7%、14%和23%。高温是引起残余应力松弛的重要因素,复合喷丸后的GH3625样块在600℃、700℃和800℃等温退火2小时后残余压应力值下降至-186 MPa、-94 MPa和-37 MPa,较未退火前分别松弛了76%、88%和95%;通过Zener-Wert-Avrami公式进行回归分析计算得出不同退火温度下m平均值为0.4349,应力激活焓（35）HRS为1.59 e V。喷丸工艺可以有效提高材料表层显微硬度,喷丸强度越高对材料表层的显微硬度提高越显著,复合喷丸后的试块表层硬度提升最高,达到了598HV;预应力加载170 MPa、270 MPa和320 MPa喷丸后材料表面硬度从574 HV分别提升至592 HV、622 HV和636 HV。GH3625试块经过复合喷丸后升温至900℃的过程中,试块表面显微硬度从室温时的598 HV降低至458 HV,在600℃、700℃和800℃等温退火2小时后分别降低至568 HV、532 HV和475 HV,均保持了较高的硬度水平,反映了GH3625良好的耐高温性能。通过J.Nobre公式计算得出预应力喷丸层屈服强度的变化趋势与显微硬度的变化趋势基本相同,预应力喷丸后表层屈服强度较基材屈服强度提升5倍左右。不同强度的单次喷丸和复合喷丸均可以使GH3625表层的晶粒细化,表面晶粒尺寸最小（约为50 nm）,在0-100μm深度各喷丸工艺处理后的晶粒尺寸均小于100nm;复合喷丸与同等强度单次喷丸相比晶粒细化效果没有明显提高,但尺寸分布更为均匀;喷丸层晶格畸变含量和位错密度均随层深增加逐渐减小;预应力喷丸能以较低的喷丸强度达到较高强度普通喷丸的微观组织结构强化效果,但由于喷丸强度较低导致其影响层深较浅,约为250μm。通过Rietveld全谱拟合法对GH3625喷丸层X射线衍射谱线进行分析,利用POPA模型对其微观组织结构进行表征,全谱拟合后的XRD谱线与实测谱线的一致度较高;对全谱拟合后的晶粒尺寸进行对数正态分布,晶粒尺寸主要分布于0～50nm之间,概率最大值为30.6 nm;Rietveld全谱拟合法与Voigt单峰法结果趋于一致。对复合喷丸后的GH3625试块分别进行600℃、700℃和800℃等温退火2小时,在150μm深度三种退火温度下的晶粒尺寸分别为66 nm、75 nm和93 nm,均小于100 nm;晶格畸变和位错含量均维持了较高水平,说明GH3625试块喷丸表层的回复和再结晶行为不明显,温度场对于喷丸强化效果的减弱有限,同时也说明了GH3625材料具备良好的耐高温性能。通过Arrhenius公式和晶格畸变松弛速率公式计算出GH3625的再结晶激活能Qa为276 KJ/mol,晶格畸变松弛激活能QS为186k J/mol。