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粉末高温合金改善了传统铸锻高温合金偏析严重、成形困难等问题,而且具有优异的高温力学性能,因此被广泛应用于航空发动机涡轮盘等热端部件的制造上。对发动机性能要求的不断提高,意味着粉末高温合金将会在越来越严苛的环境下服役,并且需要具有更高的疲劳裂纹扩展抗力。而合金的疲劳裂纹扩展行为与其组织和缺陷密切相关。为此,本文系统研究了组织特征和缺陷对粉末高温合金FGH4096疲劳裂纹扩展的影响,为今后粉末高温合金的损伤容限设计提供重要的理论和实验依据。采用多种方法对FGH4096合金中的缺陷特征进行分析,结果表明除极少量尺寸为数十微米的硅铝酸盐夹杂物外,还存在尺寸仅有几微米的颗粒,包括碳化物、复合夹杂物和稀土夹杂物。针对几微米级颗粒与主裂纹的相互影响开展系统的测试观察和分析,认为FGH4096合金中几微米级颗粒对主裂纹扩展路径未见明显影响。进而采用Gurson-Tergaard-Needleman损伤模型(GTN模型)并通过有限元计算获得了微米级颗粒对基体损伤的影响规律。热等静压态(Hot isostatic pressed,HIP态)合金中的原始颗粒边界(Prior particle boundary,PPB)主要由大γ’相组成。经等温锻后PPB转变为由大γ’相和细小再结晶晶粒组成的PPB影响区(PPB affect zone,PAZ),而标准热处理后几乎消失。通过对不同条件下合金的疲劳裂纹扩展规律进行分析,获得了组织特征对疲劳裂纹扩展的影响规律,即在相同条件下标准热处理态(Heat treated,HT态)的疲劳裂纹扩展抗力最低,而等温锻态(Isothermal forged,IF态)的最高。进而揭示了其微观机制,晶界是HT态的主要裂纹扩展路径,HIP态的PPB为裂纹提供了扩展路径,而在IF态中晶界未凸显、PPB转变为PAZ,延缓了裂纹的扩展。大γ’相与基体的相界(γ’-γ相界)会促进疲劳裂纹的扩展。通过等温热模拟压缩试验,得到了 HIP态和IF态FGH4096合金热变形过程的组织演变规律。在1010～1070℃热压缩变形,应变速率为0.001～1 s-1范围内,由于大γ’相的存在使得两种组织状态合金的再结晶组织没有明显区别,都是由大γ’相和细小再结晶晶粒组成;当热变形温度提高到1100 ℃,再结晶充分进行且出现明显的晶粒长大。综上,本文采用多种方法研究了微米级颗粒对疲劳裂纹萌生和扩展的影响,获得了合金在制备过程中的组织演变规律,揭示了组织特征对疲劳裂纹扩展的影响规律以及微观损伤机制,为今后FGH4096合金的组织和夹杂物水平控制提供了依据。