Thermo-Span合金是拥有广阔发展前景的低膨胀高温合金,具有优异的抗氧化、抗腐蚀及低膨胀性能,可在650℃无保护层条件下长期使用。然而,该合金是否存在缺口敏感性仍存在争议,并且引起缺口敏感性的原因尚不清楚。大量研究表明Laves相的析出状态对缺口敏感性的影响较为显著,特别是凝固过程析出的大块状初生Laves相。如不能完全消除,该相遗传至锻件中极易成为裂纹源,还会影响二次相析出,同时带来严重Nb偏析问题。但初生Laves相稳定性高,传统均匀化处理需较长时间才能将其完全消除,带来严重氧化损失并恶化合金的热加工塑性。因此,为平衡上述问题,本博士学位论文着重研究了不同形态Laves相对Thermo-Span合金裂纹萌生扩展及缺口敏感性的影响机制,探讨了多通道扩散均匀化处理对初生Laves相溶解及高温氧化行为的影响。在此基础上建立了一种新均匀化工艺,消除偏析、减少氧化损失以及改善合金热加工性能的同时,可有效消除缺口敏感,使合金具有高强度和塑性。主要研究结果如下:研究了多通道扩散均匀化处理对初生Laves相溶解及高温氧化的影响。研究发现,多通道均匀化处理,即在均匀化处理前加入预锻处理,可减小初生Laves相尺寸,促发再结晶细化晶粒,增加合金内部缺陷,进而提供大量元素扩散通道,加快Nb元素扩散和初生Laves相溶解,大幅缩短均匀化时间,减少氧化损失。研究了初生Laves相溶解对二次相析出及缺口敏感性的影响,探究了不同析出形态相对裂纹萌生扩展及缺口敏感性的影响机制。研究发现,初生Laves相富集Nb元素,可有效抑制二次Laves相及γ’相析出,提高晶内塑性,协调晶界变形,消除缺口敏感,但是合金强度显著下降。部分均匀化将初生Laves相部分溶解,增加二次Laves相和γ’相析出,晶内强度变高,但晶界析出不足,合金塑性变差且存在缺口敏感。多通道扩散均匀化处理将初生Laves相溶解,使二次Laves相大幅增加,轻微抑制γ’相析出,使晶界附近出现γ’相贫化区,提高晶界塑性变形能力,消除缺口敏感,使合金具有高强度和塑性。此外,首次在Thermo-Span合金中发现Laves相具有一定协调变形能力,小尺寸球状二次Laves相的变形能力高于大尺寸块状初生Laves相。研究了二次Laves相析出规律及其对Thermo-Span合金缺口敏感性的影响。研究发现,二次Laves相的峰值析出温度为925℃,其形貌会显著影响合金的缺口敏感性。在925℃以下温度,晶界二次Laves相的数量随温度升高而增加,形貌由颗粒状向薄膜状转变;在925℃以上温度,晶界二次Laves相的数量随温度升高而减少,形貌由薄膜状向颗粒状转变。薄膜状二次Laves相相较颗粒状二次Laves相易引起几何必要位错塞积,促进晶界附近应力/应变集中,导致沿晶裂纹萌生扩展,使合金出现缺口敏感。825℃中间热处理可有效改善晶界二次Laves相析出状态消除合金缺口敏感性。研究了均匀化处理对Thermo-Span合金热加工性能的影响。研究发现,初生Laves相虽可促进再结晶,但界面开裂倾向大。多通道扩散均匀化处理可消除初生Laves相,产生大量孪晶界,促进再结晶,进而扩大合金热加工窗口,热加工性能明显优于铸态和部分均匀化合金。均匀化工艺对合金真应力-真应变曲线形状,峰值应力及变形机制的影响较小。当变形温度低于1000℃时,动态软化机制为动态回复,动态再结晶较少。当变形温度高于1100℃时,动态软化机制为动态再结晶,且动态再结晶的体积分数随应变量及应变速率的增加而增加。此外,建立了不同均匀化工艺下合金的本构方程。