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GH4169合金是一种沉淀硬化型镍基高温合金,由于其在高温下具有高的屈服强度、良好的抗氧化、抗辐射、抗疲劳和耐腐蚀等性能,所以GH4169合金被广泛应用在航天器上,如涡轮盘、叶片、机匣、紧固件等。金属的应力松弛现象常见于高温结构部件之中。应力松弛现象的发生会导致部件内部的预紧力随着时间而产生延迟,继而会造成密封泄露或松脱事故的产生。在空间环境条件下,发动机中各种紧固件都处于高的载荷、温度条件下,因而材料会产生松弛失效。然而,综合国内外研究,对于GH4169合金应力松弛行为的研究少之又少,此外,缺乏对材料的抗松弛性能与温度和初始应力之间的关系。本文通过对GH4169合金进行不同温度(600℃、650℃、680℃)和初始应力下(580MPa、680MPa、780MPa)的应力松弛试验,研究了温度和初始应力对其应力松弛行为的影响。试验结果表明GH4169合金的应力松弛曲线呈现典型的阶段性应力松弛的特点,且温度对应力松弛的影响较大。此外,分别采用一次、二次、三次延迟函数对GH4169合金的应力松弛过程进行数学表征,结果表明二次和三次延迟函数拟合效果较好,且三次延迟函数的拟合程度更高。基于应力松弛和蠕变的联系,本文分别研究了温度与初始应力对蠕变速率的影响。结果表明,存在一个门槛应力将应力松弛过程分为高应力阶段和低应力阶段,高应力阶段松弛速率高且稳定,低应力阶段塑性应变速率下降很快,且温度和初始应力的提高都能使得门槛应力增加。当温度由600℃上升为680℃且初始应力由580MPa上升为780MPa时,GH4169合金在初始阶段的蠕变速率由0.01×10-3h-1上升为3.35×10-3h-1,初始蠕变速率增大了约350倍。利用稳态蠕变过程间接地反映GH4169合金在应力松弛试验中的动力学变化,并建立了GH4169合金应力松弛本构方程。通过ABAQUS有限元模拟软件对GH4169合金应力松弛过程进行模拟,从不同温度和初始条件下仿真后的结果与实验结果对比可知,基于ABAQUS有限元软件进行应力松弛后的应力松弛极限值与应力松弛变化率与试验结果接近,符合试验变化的规律,且两者的误差量较小,不超过4%,这也说明了有限元仿真结果与实验结果吻合程度较高,同时也证明了所建立的应力松弛本构模型的正确性,为GH4169合金的热成形工艺奠定了基础。