GH99是一种典型的γ′相强化型镍基高温合金,合金中的W、Mo、Co等元素可以起到固溶强化作用,B、Ce、Mg等元素可以起到晶界强化作用。该合金具有优良的高温力学性能,抗蠕变性能和耐腐蚀性能,目前主要用于航空航天的发动机中。该合金的最高使用温度可以达到1000℃,是使用温度较高的一种高温合金。该合金的热变形行为对温度和应变速率等工艺参数非常敏感,其变形抗力很大,成形非常困难。GH99合金的合金化程度很高,其在高温条件下的组织演变非常复杂,而且高温变形时的工艺参数也会对该合金的微观组织造成很大影响,其组织控制难度很大。此外,该合金中存在大量的退火孪晶,探索退火孪晶在热处理过程及高温变形过程中的演化规律也十分必要。本文研究了GH99合金热处理过程中的组织演化特点,采用高温压缩实验研究该合金的高温变形力学行为,同时探索了该合金高温变形过程中动态再结晶组织以及退火孪晶的演化规律。通过对该合金进行热处理实验,得到了合金中Σ3晶界和γ′相在不同热处理条件下的演化规律。固溶处理过程中,随着固溶温度的升高和保温时间的延长,Σ3晶界体积分数会呈现出先增大后减小的趋势。时效处理过程中,Σ3晶界结构非常稳定,且其体积分数变化不大,一直维持在0.553~0.633范围内。此外,随着时效温度的升高和保温时间的延长,合金中γ′相的粗化现象明显,其长大激活能约为248.8kJ/mol。随着γ′相的逐渐长大,部分γ′相形状会由球形变成方形。通过研究该合金的高温变形力学行为,建立了该合金在加工硬化-动态回复阶段和动态再结晶阶段的本构方程,并验证了该本构方程的准确性。同时,利用Arrhenius方程计算出了该合金的热变形激活能,Q=427.626kJ/mol。基于DMM模型,建立了GH99合金不同应变下的功率耗散图,结合微观组织观察得到了该合金成形的最佳工艺参数为:温度区间1090-1160℃,应变速率区间0.01-0.3s-1。利用四种失稳判据(Prasad、Murty、Gegel和Malas)绘制GH99合金在真应变为0.65时的热加工图,结合微观组织观察发现了该合金的两个失稳区:第一个位于温度区间1010~1080℃,应变速率区间0.16~1s-1范围内;第二个位于温度区间1080~1160℃,应变速率区间0.32~1s-1范围内。通过微观组织观察发现GH99合金热成形过程中失稳变形的主要机制是局部流动和绝热剪切带。利用EBSD技术,对GH99合金高温压缩过程中动态再结晶组织的演化规律进行了深入研究。结果表明:随着变形温度的升高和应变速率的减小,动态再结晶晶粒尺寸与其体积分数会不断增大。依据动态再结晶组织随着工艺参数的演化规律,建立了该合金的动态再结晶动力学模型和动态再结晶晶粒尺寸预测模型。此外,GH99合金的动态再结晶形核机制主要包括两种:不连续动态再结晶与连续动态再结晶。虽然这两种机制在该合金的高温变形过程中同时进行,但连续动态再结晶只是一种辅助形核机制。不连续动态再结晶包括晶粒形核与长大两个过程,其中长大过程在高温低应变速率条件下占主导地位,而形核在低温高应变速率条件下占据主导地位。连续动态再结晶虽然只是一种辅助机制,但是它在高温变形的初始阶段得到一定强化,随着应变的增大,它的作用再次削弱。此外,连续动态再结晶的作用还会随着变形温度的升高而削弱,随着应变速率的增大而增强。利用EBSD技术,对GH99合金高温压缩过程中退火孪晶的演化规律进行了深入研究。结果表明:高温压缩初始阶段,原始晶粒内部的Σ3n(n=1,2,3)晶界大量消失,导致Σ3n(n=1,2,3)晶界的体积分数和Σ3晶界密度降低。随着应变的逐渐增大,大量的Σ3晶界在动态再结晶组织中以共格Σ3晶界的形式出现,从而导致Σ3n(n=1,2,3)晶界的体积分数和Σ3晶界密度逐渐增大。此外,在GH99合金高温变形过程中,新的Σ3晶界主要通过偶然生长机制形成,而Σ9和Σ27晶界则主要通过晶界再生机制形成。此外,随着变形温度的升高和应变速率的减小,该合金中的Σ3n(n=1,2,3)晶界体积分数和Σ3晶界密度都会呈现出先增大而后减小的趋势,而Σ3晶界中共格Σ3晶界的比例则会不断增大。