航空发动机主轴承在高温、高速、重载的苛刻环境下服役,采用具有优异高温硬度、尺寸稳定性和耐磨性的高温轴承钢制造。高温轴承钢凝固过程中由于合金元素（C、Cr、Mo、V）的偏析,极易形成超大尺寸的一次碳化物,在服役过程中作为疲劳裂纹的萌生源导致轴承发生疲劳破坏。因此,高品质高温轴承钢的制备是实现高端轴承长寿命、高可靠性制造的保障。为制备大尺寸、均质化的高温轴承钢坯料,本文提出利用金属构筑成形技术避免金属凝固过程中的“尺寸效应”,减少和细化一次碳化物。为此需解决两个关键基础问题,一是均质化构筑基元的制备,二是构筑界面的冶金结合工艺与机制。针对构筑基元的制备,本文研究了稀土处理、半固态变形、高温均匀化处理对高温轴承钢一次碳化物的影响,揭示不同工艺下的碳化物细化机制;针对构筑界面冶金结合机制,本文研究了不同温度、变形量、保温时间和真空度对变形连接界面微观组织的影响,揭示了构筑界面的愈合机制,并结合中试实验验证了高温轴承钢构筑成形工艺的可行性。具体研究内容和结论包括:（1）适量稀土 Ce（0.056 wt%）的添加能显著细化高温轴承钢的凝固枝晶组织和一次碳化物。Ce细化奥氏体晶粒一方面是通过形成稀土夹杂物作为异质形核核心,促进奥氏体多点形核;另一方面Ce在固液界面偏聚导致成分过冷,使枝晶生长形态由柱状晶向等轴晶转变。细化后的奥氏体晶粒将凝固末期的残余熔体分割成若干均匀分布的微小熔池,合金元素的偏析减轻,一次碳化物在多个熔池内同时形核析出,从而使其体积分数由不加稀土时的4.15%减少至2.1%,尺寸减小且均匀分布在10～20μm范围内。（2）凝固末期的半固态变形可有效破碎枝晶组织,使原始树枝晶转变为球状晶,促进晶间残余熔体的均匀化混合,减轻合金元素的偏析,抑制一次碳化物的形核,同时变形过程中引入的位错、空位等缺陷会加快合金元素的扩散,抑制碳化物的长大,使得最终凝固组织中的一次碳化物尺寸减小、数量降低。相比于铸态组织,适宜的半固态变形条件（1340℃,fl=13.47%）下,一次碳化物的体积分数可由7.23%降低至1.29%。而在较高温度（1380℃,fl=26.1%）和较低温度（1320℃,fl=7.12%）下变形则对碳化物的细化效果有限。（3）高温轴承钢中富V的杆状MC型一次碳化物热稳定性较高,在保温过程中以溶断、粗化为主;富Mo的杆状M2C-R为亚稳态碳化物,保温过程首先在其内部形成MC型碳化物,然后以M2C+γmatrix→M6C+MC的方式分解,其中M6C随着保温时间的延长可固溶进基体中,而MC在长时保温过程中则发生粗化;富Fe和Mo的片层状M2C-L型碳化物在保温过程中部分向基体中溶解,部分以M2C-L→MC+γ的方式分解,其中MC在后续保温过程中稳定存在。M2C-R和M2C-L型碳化物的分解过程受温度影响显著,1150℃保温6 h后二者均能完全转化成MC,但在1100℃以下保温时转化过程缓慢,其中M2C-R的分解速度高于M2C-L。（4）高温轴承钢构筑界面的愈合以界面新晶界的形成和迁移为主,界面愈合率随温度升高、变形量增大而增大。在1050℃/50%、1100℃/30%、1100℃/50%、1150℃/30%、1150℃/50%的变形条件下,构筑界面的力学性能可达到与母材一致的水平。后续保温处理可进一步促进界面孔洞愈合和晶界迁移,提高界面愈合率。初始变形条件为1050℃/30%、1100℃/10%和1150℃/10%的界面经1150℃下保温12h处理可实现完全愈合。在适宜的构筑变形连接温度（≤1150℃）下,界面处的一次碳化物由于硬度较高,在构筑过程中与基体变形不协调而发生弓出。在适宜变形量（30%）下,弓出后的碳化物能与对侧基体达到原子级平滑接触,与碳化物和原有基体的界面结构相似,从而实现碳化物处界面的愈合。（5）高温轴承钢构筑界面不同类型氧化物的形成及其分布状态是易氧化元素在不同氧分压下选择性氧化的结果。在高真空（10-3 torr）条件下,仅有少量离散的δ-Al2O3颗粒沿界面区域形成;在低真空（10-1 torr）条件下,形成的离散氧化物包括沿界面和界面附近基体中分布的杆状、颗粒状δ-Al2O3和不规则形状Si-Al-O复合物,以及沿界面分布的球状SiO2。在后续保温处理过程中,SiO2和Si-Al-O复合物快速分解并固溶进基体中,这与基体极低的氧分压（1.61×10-37 atm）有关;δ-Al2O3则转变成稳定的纳米级α-Al2O3,沿原始界面区域分布。力学性能测试结果表明,这种尺寸小、数量少、离散分布的残余氧化物对构筑界面力学性能的影响极小,使得构筑界面的力学性能达到与母材完全一致的水平。