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本文研究了采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术制备的Ni-20.3Cr-4.6Co-2.1Al合金薄板经不同热处理工艺的组织结构和力学性能。对合金在5×10-3Pa真空条件下进行退火热处理。利用XRD、OM、SEM、TEM、AFM对两种状态合金薄板的相结构、组织结构进行了分析观察。研究了薄板常温和高温800℃拉伸性能,分析了断口形貌和断裂机理。提出一种可以降低材料残余应力、提高材料力学性能的最佳热处理工艺。研究结果表明,制备态合金薄板相结构为γ-Ni基固溶体,不存在第二相,衍射峰宽化,具有不对称性。其组织致密均匀、晶粒细化、无沉淀析出相、存在孪晶、位错,为非平衡态组织。热处理态合金薄板相结构仍为γ-Ni基固溶体,随着处理温度升高和保温时间延长,衍射峰宽化现象消失,具有很好对称性,沿（220）面晶粒生长发生择优取向明显,晶格常数具有下降趋势,趋近于平衡态。宏、微观应力的消除是产生变化的主要原因。在不同热处理工艺下退火处理后,由于溶质的扩散造成化学位变化导致合金平面和截面组织呈现明显的胞状晶生长,存在大量孪晶、位错、层错等亚结构缺陷,晶粒尺寸增大,晶粒中位错呈规则排列或弯曲集结形态。热处理后得到平衡态组织,达到消除内应力、改善组织结构和力学性能的目的。合金薄板显微硬度和纳米硬度随处理温度的升高而降低,两种状态薄板常温和高温拉伸时抗拉强度和屈服强度均先增大后减小,具有良好的塑性。拉伸断口形貌均呈现裂纹瞬断区和裂纹扩展区两个断裂区域。瞬断区微观形态上为浅韧窝组织。扩展区随着处理温度的升高韧性区面积增加,韧窝变深,而脆性区域面积减小,表明合金薄板的塑性在增强。断裂方式均为微孔聚集型断裂和穿晶断裂的混合型断裂。合金加热过程分为回复和晶粒长大两个阶段。回复阶段以显微硬度下降来表征回复程度随温度及时间变化,回复激活能由空位激活能引起。晶粒长大阶段的平均晶粒尺寸变化与等温处理时间遵循线性关系。晶粒长大动力学时间指数n=1/2,符合贝克（Beck）动力学关系。晶粒生长速率:800℃为7.745×10-11 m/s;900℃为3.524×10-10 m/s;1000℃为4.374×10-10 m/s。晶粒长大激活能为99.14 kJ/mol。