本文以6 mm厚GH4169镍基高温合金为研究对象,采用电子束焊研究焊接接头组织和焊缝疲劳裂纹扩展。采用金相显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对不同电子束流、扫描波形和热处理状态下的焊接接头显微组织进行分析;采用三维散斑动态应变测量仪(XTDIC)和拉伸试验机对焊缝拉伸变形过程进行分析;采用疲劳裂纹扩展试验机对焊缝疲劳裂纹扩展速率进行分析。研究的主要结论有:束流29 mA时,能获得成形最优的焊缝,成形美观无明显缺陷,接头横截面呈上宽下窄的钉形。电子束流增大,熔深显著增加,深宽比增大。加入扫描波形易导致焊缝背面未焊透,接头横截面中下部出现弯曲现象,呈不对称性。焊接接头热影响区小,上部组织为朝热源生长的γ相,同时伴随着二次枝晶形成,中部组织生长方式由胞状生长变为柱状晶生长直到等轴晶生长,下部组织为细小的枝晶臂。电子束流对组织影响不大,而扫描波形会改变γ相取向分布,并减少二次枝晶数量,焊后热处理焊缝晶粒细化,长条状枝晶数量减少。接头硬度呈母材高、焊缝低的趋势。电子束流增大,焊缝硬度升高。加入扫描波形不能提升焊缝硬度。热处理后母材硬度提升了96 HV,焊缝硬度提升了111.5 HV。最优工艺参数下焊缝抗拉强度达到母材的96.3%,热处理后母材和焊缝的抗拉强度增加了281 Mpa和275 Mpa,延伸率达到36%和31%,性能显著提升。XTDIC测试结果显示,热处理后母材和焊接试样变形断裂方式不同。热处理母材试样中心形成最大应变场且无偏移,中心晶粒拉长变形严重,裂纹于中心萌生,朝四周扩展最后发生断裂。焊后热处理试样初始最大应变场分布于试样左上角,随后偏移到试样右侧,整体应变场呈从右到左依次减小的趋势。发现右侧晶粒拉长变形严重,首先开裂,并朝左侧扩展最后发生断裂。热处理焊缝断口较热处理母材断口韧窝较浅,塑性更差。焊后热处理焊缝断口存在熔合不良,气孔等缺陷。GH4169合金母材、最优参数焊缝、S形扫描焊缝及圆形扫描焊缝的疲劳裂纹扩展符合Paris公式。不同焊缝抗裂纹扩展能力均优于母材,且最优参数焊缝抗裂纹扩展能力最好。估算母材和不同焊缝的疲劳裂纹扩展门槛值,母材抗裂纹萌生能力优于不同焊缝。加入圆形扫描波形有助于提升焊缝的抗裂纹萌生能力。GH4169合金疲劳裂纹扩展断口分为裂纹萌生区、裂纹扩展区和瞬断区。扩展初期存在解理小台阶,为准解理断口。扩展中期有明显的疲劳条带形成,同时伴随着撕裂棱。扩展快速区为撕裂棱、孔洞和二次裂纹构成的微孔聚集形韧窝断口。母材裂纹源萌生于中部区域,焊缝裂纹源主要萌生于近表面夹杂物及焊接缺陷处。最优参数焊缝疲劳条带之间有明显的二次裂纹出现,有助于释放裂纹尖端能量,提高抗裂纹扩展能力。圆形扫描焊缝裂纹扩展断口存在着更多的缺陷,裂纹扩展速率快,疲劳条带很浅。