随着人们对高温合金性能需求的日益提高,传统强化方式已经很难满足新型高温合金的设计要求。利用缺陷调控合金力学性能的方法逐渐被人们关注,纳米孪晶由于其特殊的低能结构,在起强化作用的同时,高温下也表现出了良好的热稳定性,这使得纳米孪晶结构具有了成为高温合金强化手段的潜力。因此,本研究旨在将纳米孪晶与高温合金相结合,期望利用界面调控合金性能,实现材料的持续发展。本文将依托自主研发的新型Ni-Co基变形高温合金,通过成分调控优化出具有低层错能的合金,利用不同的塑性变形手段在高温合金中引入纳米孪晶,系统研究了成分及组织调控对Ni-Co基高温合金力学性能的影响。本文不仅阐明了“合金成分和加工方式-纳米孪晶特征-力学性能”之间的关系,而且为纳米孪晶在高温合金中的应用提供理论依据,奠定科学基础。通过调控合金中Ta元素含量,研究了 Ta元素对Ni-Co基合金组织和性能的影响。结果表明,Ta元素提高了γ’相体积分数,同时抑制了γ’相的粗化。另外,Ta元素还促进了合金中富Ta的MC碳化物以及η相的析出,抑制了晶界M23C6碳化物的析出和长大。与此同时,Ta元素的添加降低了合金的室温和400℃下的屈服强度,提高了合金900℃下的屈服强度,实现了合金在760℃强度和塑性的同步提升。随着Ta含量的提高,合金760℃/480 MPa下的蠕变寿命和最小蠕变速率均呈现出先增加后减小的趋势。当添加2 wt%Ta元素时,合金的具有最优的力学性能。通过对合金进行725℃/630 MPa预蠕变处理,在合金中引入贯穿整个晶粒的贯穿型纳米孪晶和两端均在晶内的非贯穿型纳米孪晶。随着应变量的增加,贯穿型纳米孪晶的密度增加,片层厚度先增加随后趋于稳定。预蠕变处理有效地提高了 Ni-Co基高温合金室温和760℃的强度,但是降低合金760℃/480 MPa下的蠕变寿命。研究了孪晶界和位错之间交互作用,结果表明预蠕变处理引入的纳米孪晶界以及孪晶界附近的元素偏析对位错运动产生了阻碍作用,这是合金室温和760℃的强度提高的主要原因。通过对合金进行800℃中温压缩处理,在合金中引入高密度位错以及高密度纳米孪晶结构,纳米孪晶同样包括贯穿型和非贯穿型两种。中温压缩引入的纳米孪晶密度高达124.71 μm/μm2,平均片层厚度仅有5.82 nm。中温压缩处理可以有效提高合金的室温强度,但对合金760℃强度的影响不大。800℃退火处理后合金发生了再结晶现象,但退火后未再结晶晶粒中的纳米孪晶结构仍然存在。另外,中温压缩+1000℃退火处理实现了室温强度和塑性的同步提升,但是,缩短了合金760℃/480 MPa的蠕变寿命,其中中温压缩过程中引入的贯穿型纳米孪晶与蠕变过程中的晶界滑移相互耦合作用促进了蠕变缺陷的形成,这是导致稳态蠕变阶段缩短,蠕变寿命减少的主要原因。通过对合金进行表面机械滚压处理,在合金中制备出变形层厚度约450 μm的梯度变形结构。处理后合金变形层包括位错层、纳米孪晶层以及纳米晶层。其中纳米孪晶区域位于深度1-300 μm,随着深度的减小,孪晶片层厚度先增长随后达到饱和,饱和厚度约25 nm左右,孪晶数量也随深度减小而增加。表面机械滚压处理后Ni-Co基高温合金表面硬度达到685 HV,960℃退火后变形层表面仍具有550 HV的硬度值,均高于粗晶Ni-Co基合金的硬度（450 HV）。微观组织观察表明纳米孪晶良好的热稳定性是变形层纳米孪晶区域退火后仍具有较高硬度的主要原因。最后,尝试分析讨论了表面机械滚压处理诱导Ni-Co基高温合金γ’相室温孪生变形机理。