随着航天发动机的发展需求,我国开发研制了一种新型高铌铁镍基变形高温合金——GH4061合金。该合金在-253℃～750℃的宽温度范围具备较好的综合性能,且具备良好的低温性能和抗燃烧特性。但是合金中较高的Nb含量使得合金的凝固过程复杂,铸态组织中偏析严重,枝晶间析出大量低熔点相,给后续热加工和热处理过程带来较大的难度。均匀化处理是消除枝晶偏析和低熔点相,获得均匀成分和组织分布的重要工艺途径,而国内GH4061合金均匀化处理工艺的基础理论研究相对空白,工业生产中均匀化处理工艺的优化制定缺乏理论和数据支持。本研究以GH4061合金为研究对象,采用热力学计算,结合显微组织观察与高温拉伸试验热塑性评价相结合的方法,分析了合金的铸态组织特征,研究了均匀化处理的工艺参数对合金中的低熔点相与枝晶偏析的影响,验证了均匀化工艺对合金热塑性的影响,为GH4061合金Φ508 mm铸锭工业化生产中的均匀化处理工艺的制定与优化提供理论和数据支持。GH4061合金铸态组织中的低熔点相为Laves共晶相,铸态合金的主要偏析元素中Nb元素的偏析程度最严重。均匀化处理的主要目标为消除以Nb元素为主的偏析。随均匀化温度升高或保温时间延长,Laves共晶相的富集元素会回溶至基体,在1160℃～1190℃范围内回溶效率较高。随温度升高、保温时间延长,偏析元素扩散越充分,在1160℃保温20 h时主要偏析元素Nb达到了工业均匀化标准,在1200℃保温20 h时,Nb元素的偏析达到了优质均匀化标准。根据本文研究结果设计了两种不同的两阶段式均匀化制度,分别为1160℃×20 h+1190℃×50 h 和 1190℃×20 h+1200℃ ×20 h。均匀化处理后 Laves 相全部回溶,无明显的偏析现象。通过热塑性判断,经过均匀化处理后的试样比铸态的试样热塑性大幅度提高。第二种均匀化制度所用的时间短,效率高,可以节约成本。