随着航空发动机性能的不断提升,与高温合金相关的加工技术备受关注。GH4738是一种γ’相析出强化型镍基高温合金,其加工塑性良好,且组织、性能稳定,适用于制作涡轮盘、导叶内环等大尺寸锻件。GH3536是一种固溶强化型镍基高温合金,具有热强性高、冷热加工成形性好的优点,其中GH3536蜂窝结构在航空发动机上应用广泛。将上述两种高温合金进行连接可充分发挥各自的性能优势,而钎焊焊接温度低、焊后热应力小,且适合批量生产,是理想的焊接方法。为此,本文研究了 GH4738与GH3536合金之间的钎焊连接机理,系统分析了接头及GH4738合金本体力学性能随钎焊和焊后热处理工艺的变化规律,为异种高温合金钎焊连接提供了实验和理论依据。分析了使用BNi-2镍基钎料连接GH4738与GH3536合金时钎焊接头的物相分布规律。基于焊后冷却阶段在焊缝心部非等温凝固区析出的大尺寸硼化物具有硬脆性、易萌生微裂纹这一事实,认为消除非等温凝固区是钎焊连接的重点。从优化钎焊接头的微观组织、提升接头力学性能的角度出发,同时综合考虑母材合金的溶蚀程度和晶粒尺寸的演变,优化了关键钎焊工艺参数,提出了一种适用于GH4738与GH3536合金的钎焊连接工艺,使接头剪切强度达到了 436MPa,相比于工艺优化前提升了 33.5%。针对钎焊保温阶段γ’相的溶解行为,阐明了 GH4738合金主要强化相?γ’相的分布特征随钎焊温度及钎焊保温时间的演变规律,表明γ’相会在钎焊保温10min之内快速溶解,之后未回溶γ’相含量趋于稳定但尺寸会逐渐增加。计算了钎焊保温过程中γ’相溶解及长大所需激活能,为精确调控γ’相提供参考。分析了钎焊后GH4738合金的冷热疲劳性能,发现合金疲劳裂纹扩展速率随冷热疲劳循环次数的增加呈降低趋势。冷热疲劳过程中位错滑移为主的变形机制使晶界和晶粒内滑移带上均有应力集中,且晶界附近应力集中更为明显,因此疲劳裂纹在主要沿晶界扩展的同时,少量裂纹会沿{111}晶面穿过晶粒内部。此外,钎焊温度的变化并不会改变合金冷热疲劳裂纹的扩展机制及扩展速率。研究了 GH4738合金γ’相分布规律及强度随焊后热处理工艺的演变。揭示了焊后冷却阶段γ’相的析出规律,表明通Ar慢冷引起的γ’相粗化是合金强度和硬度值下降的主要原因。增加合金焊后的冷却速率,并将焊后时效工艺改为760℃直接时效可以细化γ’相、提升γ’相析出强化效果。另外,室温下合金的变形机制以位错滑移为主并有滑移带生成,堆垛层错和形变孪晶形成数量较少;温度升至760℃后位错更易发生攀移,这使晶粒内部滑移带消失、变形更为均匀,同时温度升高后合金堆垛层错能降低,晶粒内生成了更多的堆垛层错和形变孪晶。通过改变焊后时效处理工艺获得了具有不同分布特点的γ’相,之后针对GH4738合金的服役环境开展了高温持久性能测试。观察了持久断裂后合金的组织特点,结果表明γ’相被位错切过是主要变形机制,明确了小尺寸三次γ’相可以有效提升合金持久寿命。除位错外,颈缩区严重变形的晶粒内部生成了较为密集的形变孪晶。随着变形量的增加,合金由沿晶断裂向沿晶、穿晶混合断裂模式转变,其中三次γ’相存在导致位错滑移阻力的提升加剧了晶界滑移,促使合金内部生成更多的沿晶孔洞及二次裂纹。综上,本文系统分析了 GH4738/GH3536异种高温合金的钎焊连接机理,明确了不同钎焊工艺处理后接头的组织及强度,研究了钎焊保温以及焊后冷却、时效过程中GH4738合金主要强化相演变规律,揭示了室温及高温条件下不同组织特征GH4738合金的变形及损伤机制,在此基础上提出了相关钎焊及焊后热处理工艺控制原则,为实际生产提供了参考。