镍基高温合金广泛用于舰船、能源动力、石油化工以及航空发动机的叶片、机匣,盘等部件,是衡量一个国家材料发展水平的重要标志之一。K465是我国研制的一款铸造镍基合金材料,广泛用于涡轮发动机的机匣以及转子零件,材料的力学行为和疲劳性能成为K465应用的关键,开展对该材料的力学性能的研究,对材料的工程应用具有重要的意义。本文通过对K465开展了一系列常温、900℃材料疲劳性能性能试验,阐明载荷、温度、疲劳寿命的关联。在Fatemi-Socie模型的基础上,研究K465的多轴疲劳损伤机理和寿命预测,引入相关疲劳模型参数,建立K465材料的多轴疲劳修正模型。模型的预测结果表明拉压、纯扭、拉扭组合试验均分布在二倍线以内及附近,考虑铸造缺陷以及误差因素,Fatemi-Socie模型能很好地预测材料疲劳性能。开展了Brown-Miller模型、Shang-Wang模型、Findley模型三个多轴疲劳模型对K465材料在常温疲劳试验的适用性研究,分析各模型的精度。结果表明这三个模型均对纯扭和拉扭组合的预测结果分布在二倍线以内及附近,但对拉压的预测结果预测误差较大。材料铸造工艺影响原始缺陷分布,从而改变材料疲劳性能,本研究表明K465材料微结构对铸造工艺极其敏感,控制不当即可能在材料中疏孔呈积聚现象,严重影响材料的疲劳性能。通过晶相分析,探索材料铸造缺陷对疲劳损伤影响,利用Murakami模型效量化处理铸造缺陷,采用疲劳断裂力学模型,预测含铸造缺陷K465材料疲劳寿命。计算结果在常温低循环区域和试验结果吻合良好,而在高温度区预测的结果误差较大,随着温度的提高,材料表现明显塑性,无法直接用Paris模型预测。返回料在铸造行业广泛采用,本文研究了返回料的材料微结构和疲劳性能。由于受到杂质和微量元素控制的影响,返回料铸造材料疏松明显增多,与新料相比材料静力学以及疲劳性能严重降低,试验结果证明返回料的结构设计不能直接用新料数据,量化返回料和新料的差异需要更为精细的研究。