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随着航空航天技术的不断发展,新一代的高性能飞机发动机对推重比不断提出更高的要求,随之而来的是对材料的要求也更加苛刻。高温合金作为制造航空发动机的关键材料,在满足高温使用环境的同时,还可以满足所需的力学性能。粉末冶金高温合金FGH4096采用特殊的加工工艺,不仅可以满足材料的性能要求,还可以有效避免传统冶金过程所产生的合金偏析问题。但该类合金由于采用粉末冶金工艺,致使其变形抗力较大且变形行为较为复杂,且在高温变形中容易产生裂纹。本文探索了变形温度、应变速率以及变形量对微观组织的影响规律,进而实现对加工参数的有效控制;归纳总结高温变形过程中的裂纹萌生和扩展机制,提出有效抑制裂纹萌生和扩展的措施。上述研究内容将会对今后研究FGH4096高温合金的变形起到重要的参考意义。本文以FGH4096粉末冶金高温合金为研究对象,依据热模拟压缩试验研究了该合金在高温变形过程中的流变行为,并建立了合金的本构关系;基于应力-应变数据,探究了高温变形过程中内部加工硬化及动态软化机制间的相互作用;分析了高温变形中内部组织的演变规律,并建立了晶粒尺寸与加工参数间的数量关系;归纳总结了四种不同的裂纹萌生机制并提出了相应的预防措施;探究了变形裂纹的扩展行为及与微观组织间的内在联系。本文的主要研究内容以及所得的研究成果如下:研究了 FGH4096合金高温变形过程中的应力-应变曲线。获得了不同加工参数下的温度敏感指数和应变速率敏感指数,实现了定量分析加工参数对流变应力的影响规律。当γ’固溶相存在时,流变应力对于温度的变化更为敏感;当γ’固溶相完全熔解时,流变应力对于温度的敏感程度减弱。而应变速率敏感指数在温度为1080-1100℃附近时达到峰值。以双曲正弦型Arrhenius方程建立了FGH4096合金高温变形的本构方程,且模型预测值和试验值吻合良好。研究了变形过程中内部加工硬化与动态软化间的相互关系,建立了峰值应变和临界应变间的数量关系。FGH4096高温合金在高温变形过程中发生两种形核机制。当在较低的变形温度和较高的应变速率下变形时,非自发形核将会沿着原始晶界发生。当在较高的变形温度和较低的应变速率下变形时,自发形核机制将占据主导地位。基于动态再结晶理论,建立了 FGH4096高温合金在热变形过程中所对应的动态再结晶百分数模型。研究了 FGH4096高温合金在变形过程中的组织演变规律及功率耗散的变化,在低的温度和高的应变速率下,功率耗散值随真应变的增加呈持续上升的趋势;在高的变形温度和低应变速率下,功率耗散效率伴随真应变的增加而发生波动。变形温度低于1140℃时,变形温度对平均晶粒尺寸影响显著,但对晶粒尺寸的分布规律影响较小;变形温度高于1140°℃时,变形温度对平均晶粒尺寸以及晶粒尺寸的分布规律均具有显著的影响。在1140°℃时,部分晶粒内部开始发生动态再结晶现象。在1200°℃时有利于晶界的迁移过程,且部分大晶粒会吞噬小晶粒,促进晶粒尺寸的显著增大。并建立了晶粒尺寸与流变应力之间的幂函数模型。研究了 FGH4096高温合金在高温变形过程中的裂纹萌生，归纳总结了四种裂纹萌生机制。提出抑制裂纹萌生的有效措施:提高热等静压过程中的温度和压力;变形前进行长时间保温处理,获得尺寸细小、形状规则、分布均匀的固溶相颗粒;对原始材料进行预变形,改善粉末冶金高温合金的原始微观组织结构,获得形状规则、尺寸细小、分布均匀的微观组织结构。探讨了 FGH4096高温合金在高温变形中的裂纹扩展行为以及与微观组织间的关系。在低温下,裂纹扩展路径较为平直,基本上沿晶界开裂;在较高温度下,裂纹扩展路径较为平滑,主要沿着晶粒边界开裂,少量尺寸较小的晶粒发生了穿晶断裂。在较高温度下,裂纹扩展速率较慢,扩展过程是分段进行的,因此,形成了由多段连续的短线组成的较为平滑的裂纹扩展路径。大部分裂纹的形核和微裂纹的出现都发生在晶界上,晶粒取向差别越大的晶粒交界处,越容易发生。沿着晶界扩展的裂纹尖端较为尖锐,显示出解理特征。晶粒内部扩展的裂纹尖端较为钝化,显示出准解理的特征。裂纹扩展过程和动态再结晶过程均和应力释放相关,二者的相互进行存在内在的影响,且相互间存在一定的抑制作用。采取一定的措施来促进动态再结晶或消除应力集中可以在一定程度上抑制变形过程中裂纹的萌生和扩展。所以,通过改善内部微观组织,获得内部晶粒细小均匀且形状规则的微观组织结构;减少晶界上固溶相颗粒的数量并减小固溶相颗粒的尺寸,获得分布均匀、尺寸细小且形状规则的颗粒状固溶相可以有效的抑制变形过程中裂纹的扩展。