K417G镍基高温合金是一种典型的沉淀强化型合金,具有良好的组织稳定性和优异的高温力学性能,广泛应用于航空发动机和燃气轮机等热端部件。近年来,随着工业技术的发展,对K417G合金性能提出了更高的要求。常通过提高合金中的Al、Ti元素含量,以提高γ′-Ni3（Al,Ti）强化相的含量进而提升K417G合金的综合性能。然而,随着γ′相含量增加,K417G合金的裂纹敏感性大幅提高,导致合金焊接性严重下降,从而为合金服役后损伤修复连接带来难题。设计与K417G合金性能接近的裂纹间隙填充材料、研究可连接K417G合金中失效裂纹的技术,一直是科研工作者们不懈追求的目标。本文为解决某型航空发动机叶片大间隙裂纹的高质量连接难题,基于等温凝固理论设计了由高熔点镍基合金粉末（与母材成分相似）和低熔点的含硼镍基合金粉末组成的填充材料,研究了填充材料成分和连接工艺参数对大间隙连接区显微组织的影响规律,优化了填充材料成分和连接工艺参数,揭示了接头组织中析出相的形成机制和相应的强化机理。此外,对K417G合金连接后接头试样的氧化动力学与氧化机理进行了研究。首先,通过热力学平衡相图计算,揭示了低熔点粉末含量（1 wt.%、3 wt.%、5 wt.%、7 wt.%、10 wt.%、15 wt.%）对填充材料凝固区间和平衡相种类及含量的影响规律,理论计算结果表明填充材料的平衡相主要包括γ、γ′、M3B2硼化物。随着填充材料中低熔点粉末含量的增加,M3B2硼化物逐渐增多,填充材料的凝固区间增大。其次,采用真空热压烧结技术制备了上述六种块体,块体显微组织分析结果与热力学平衡相图计算结果基本一致。随着填充材料中低熔点粉末含量的增加,块体组织中M3B2硼化物的面积分数由0.66%提高至5.45%,形貌由细小的颗粒状演变为粗大的条块状。当低熔点粉末含量超过7 wt.%时,在低熔点共晶组织γ/γ′前沿,出现了异常粗大M3B2析出相。基于相图计算和显微组织分析结果,选出四种填充材料（低熔点粉末含量分别为1wt.%、3 wt.%、5 wt.%和7 wt.%）。通过连接工艺参数的调节,进一步研究了连接温度、保温时间、连接压力对接头组织和性能的影响。研究表明,采用含5 wt.%低熔点粉末的填充材料在20 MPa压力下1200℃保温30 min获得的接头组织由97.56%（面积分数,下同）的等轴状/近球状的γ+γ′基体以及2.44%弥散分布于基体的M3B2颗粒组成。其接头室温和600℃抗拉强度分别为971±15 MPa和934±13 MPa,达到K417G母材的强度（950±21 MPa,923±11 MPa）,实现了大间隙接头的高质量连接。基于接头组织中析出相M3B2硼化物对接头性能的影响规律,从热力学和动力学角度研究了接头组织中的析出相M3B2硼化物的形成机制。基于Bramfitt晶格错配度理论,研究了M3B2硼化物与基体相的界面关系,对相应的强化机理进行了分析。研究表明,硼化物M3B2优先在γ+γ′相界上发生初生形核,这说明被强化相γ′分割的γ相在此时扮演着高能形核点。结合热力学相图的计算结果,在1200℃下γ′与γ相的含量达到了最高,且这两相的尺度达到了最均匀的细化,较多的晶界将为硼化物M3B2的形核提供更多的可能。这些因素均为析出相M3B2硼化物颗粒在γ+γ′基体内部的均匀形核和长大提供了良好的热力学和动力学条件。试样预变形3%后,接头组织中M3B2析出相与基体相界面由半共格相界面转变为共格相界面,这种自适应强化导致接头具有更高的强度和更优异的塑性。此外,原位共格析出于接头界面处基体相的纳米弥散碳硼化物M23（C,B）6对接头综合性能的提高亦有促进作用。最后,对采用含5 wt.%低熔点粉末的填充材料在20 MPa压力下1200℃保温30 min获得的接头进行氧化动力学与氧化机理研究。结果表明,大间隙连接区的抗氧化性能要优于母材,且氧化增重均遵循抛物线规律。在1000℃氧化1440 min,母材中氧化膜外层主要是Ni O和Ti O2,中间层是致密的Cr2O3,内层是Al2O3薄膜层。由于温度进一步提高,Ni O和Cr2O3相互连接生长并产生内应力,氧化物出现裂纹甚至剥落现象。而在同等条件下,大间隙连接区的氧化膜外层主要是致密的Cr2O3,内层主要是Ti O2和离散的Al2O3。大间隙连接区由于晶粒细小具有较多的晶界,在氧化初期形成致密的抗氧化层Cr2O3,有效地提高了接头的抗氧化性能。