高温合金是国家科技发展水平及国防能力的标志性重要金属材料,一直以来广受世界材料界的关注。但随着社会和国防工业的不断发展,对高温合金性能要求不断提高。为此,近年来利用能量密度高、可精确控制、应用成本低及环保的静电场处理,改善高温合金化组织与性能成为研究之热点,但静电场下高温合金组织演化机理尚未澄清,本文以我国航空航天等领域应用最广泛的镍基变形高合金GH4169为对象,借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、内耗及正电子湮没等分析技术,研究了静电场时效对合金的组织演化影响和机理,以期为实现静电场下高温合金的组织有效控制与强韧化提供基础。研究所获主要结论如下：(1)静电场有效地促进了GH4169合金时效中原子的热运动,诱发合金空位数量的大幅上升、平均尺寸增加。(2)静电场诱发GH4169合金时效中的单空位定向迁移所形成的空位流,并促进了单空位向空位团簇的转化,由此加速析出相的粗化。在1023 K和1073K时效下施加6 kV/cm静电场,合金中γ’相和γ"相的粗化过程服从LSW扩散控制规律,丫’相和γ"相的长大激活能分别为115.6 kJ·mol-1和198.1 kJ·mol-1,与常规时效处理时的相比,分别下降了52.2%和30.6%。同时,静电场加速了Al和Nb原子的短程扩散,使其在基体中的扩散系数升高,达到其在未加电场时效扩散系数的1.6～5.0倍。(3)对板状GH4169合金时效中施加静电场,在试样内电场强度在D层达到均势,即产生由试样D层分别向上下表面迁移的空位流,由此诱发了Fe和Cr原子在D层的偏聚。偏聚的大量Fe和Cr原子使合金晶格产生严重的畸变,从而引起此层合金的硬化。(4)经标准热处理GH4169合金在798 K进行保温10h的8 kV/cm静电场处理,合金基体中空位数量大幅增加,具有较高的缺陷能。在10-4 s-1和10-2s-1应变速率下进行室温拉伸,由静电场处理诱发的晶格畸变和增多的间隙原子对较低运动速率的位错产生了明显的阻碍作用,使合金屈服强度和抗拉强度提高。在室温低应变速率拉伸时,在试样颈缩区域,累积的应变能和初始较高的缺陷能使该区域内能大幅提升,为局部原子的重新排列提供了能量,合金晶粒发生碎化,得到均匀细小的晶粒。(5)静电场处理诱发的大量间隙原子对位错滑移的阻碍作用与基体中位错的运动速率密切相关。位错运动速率越低,其阻碍作用越显著,使静电场处理GH4169合金低应变速率(10-4 s-1和10-2 s-1)拉伸的应变速率敏感指数为-0.011。在室温高应变速率(102s-1和103 s-1)拉伸过程中,位错运动速率大幅提高,间隙原子对位错滑移的阻碍作用变得极其微弱,由于多滑移系的开动,位错密度随应变速率的升高不断增加,静电场处理GH4169合金的应变速率敏感指数上升。(6)由于静电场诱发GH4169合金间隙原子的大量增多,促进了间隙原子对位错的钉扎,因此,在923 K、10-2 s-1拉伸时,合金发生动态应变时效表现出了形成激活能较高的B型锯齿波。这是由于前期的静电场处理使GH4169合金发生动态应变时效的形成激活能降低,在高温变形过程中,大量的空位和间隙原子对位错的攀移及湮没形成了明显的阻碍作用,促进了位错密度的上升,进而降低了发生动态应变时效的合金在完成单个锯齿起伏的应力差和所需热激活时间。