镍基高温合金返回料中含有多种稀有金属元素,具有重要的回收和再利用价值。本文采用的冷坩埚感应重熔方法,在保持K418和GH4169合金设计成分的同时,避免坩埚材料对合金熔体反应产生的二次污染,降低合金返回料中氧氮含量,使合金组织和力学性能得到改善。选用的两种复合盐净化剂,可有效降低GH4169和K418返回料合金中氧氮化物夹杂,使GH4169返回料的氧氮含量达到新料的水平,在镍基高温合金返回料的净化和成分调控方面取得新的进展。为镍基高温合金返回料的净化提供了新的思路和有效技术手段,具有重要的理论和实际意义。主要结论如下:冷坩埚重熔后,K418新料合金和返回料合金的氧氮硫碳含量降低,氧氮化物夹杂的质量分数减小,主要合金元素含量均在K418合金标准成分范围内波动变化;合金析出相主要有基体相γ、强化相γ’、碳化物MC,还有共晶相γ+γ’、σ相和少量的氧化物、氮化物;二次枝晶臂距减小,γ+γ’共晶和σ相尺寸和数量减少,碳化物细化,在常温和850℃时的拉伸和压缩力学性能显著提高。冷坩埚重熔后,GH4169新料合金和返回料合金的氮硫碳含量降低,氮化物夹杂含量减少,主要合金元素含量均在GH4169合金标准成分范围内波动;合金析出相主要有基体相Y、强化相γ,与γ"和Laves相,还有共晶相γ+Laves和少量的氧化物、氮化物;重熔后GH4169新料合金和返回料合金中Laves相细化,强化相γ"相尺寸增大,在常温和1150℃C条件下的拉伸和压缩力学性能显著提高。经 80%B2O3+20%Na2B4O7 和 50%CaF2+45%AlF3+5%CaO+微量(A12O3+MgO)复合盐净化处理后,GH4169返回料合金的氧氮含量大幅度降低至新料的氧氮含量水平,大尺寸的A1203和TiN被熔融净化剂吸附去除,主要合金元素含量均在GH4169合金标准成分的范围内。随着过热温度的增高,K418合金返回料中氧氮含量均不同程度地降低,在1500℃时达到最低值17ppm和15ppm,比返回料合金分别降低5.6%和75.4%,主要合金元素均在K418合金的标准成分范围内。随着返回料比例增加,含返回料K418合金的氧含量逐渐降低,而氮硫碳含量呈现增高趋势,主要组成元素均在K418新料合金成分范围之内变化;枝晶间区域内汉字状碳化物MC的数量减少、尺寸减小,共晶γ+γ’数量增多;二次枝晶臂距值减小,屈服强度σ0.2和极限强度σb增加,总应变量εt和塑性应变量εp保持相对稳定。随着返回料比例的增加,GH4169合金的氧氮含量增高,主要合金成分均在标准成分范围内变化;Laves及γ+Laves共晶相的尺寸先增加后减小,在60%返回料合金中达到最大,其枝晶间区域宽度达到最大;抗压强度σb和屈服强度σ0.2逐渐升高。在室温和1150℃时,含60%返回料合金的屈服强度值最大。在1150℃时,含80%返回料合金的抗压强度值最大。K418返回料合金中氮含量的增加促进了合金枝晶间区域碳氮化物析出,阻碍枝晶间剩余液相的流动,提高剩余液相的溶质浓度,使合金液成分向共晶点移动,为共晶相γ+γ’形成提供有利条件。枝晶间剩余液相的流动性减弱,导致局部冷速降低,为γ+Y’共晶相的长大提供有利条件。在两种有利条件的共同作用下,在返回料合金的枝晶间区域中,形成了更多的碳氮化物和较大尺寸的γ+γ’共晶相。GH4169返回料合金的氧氮含量升高促使更多A12O3和TiN夹杂形成。GH4169返回料合金中A12O3和TiN夹杂含量升高,增加了残余液相的粘度,减弱了枝晶间区域液相的流动性,减小对流散热,使枝晶间区域局部冷速下降,为Laves相及其共晶相γ+Laves的析出和长大提供有利条件。含80%返回料的GH4169合金的热变形过程分为加工硬化、动态再结晶和稳态流变三个阶段。当应变量ε 一定时,变形温度T和应变速率ε是含80%返回料GH4169合金流变应力的主要影响因素。在温度T为900℃～1150℃、应变速率ε为0.001s-1～1s-1的区间内,采用双曲正弦函数本构模型描述含80%返回料GH4169合金的热加工变形过程,其计算结果与热模拟实验数据的相对误差低于12.8%。