塑性微成形技术由于其高加工效率、高精度和低生产成本等特点,被广泛用来加工金属微小型零件。镍基高温合金作为航空航天涡轮盘等零件的主要使用材料,有着广泛的应用前景。航空航天产品微型化发展迅速,但是随着产品的特征尺寸在二维方向减小到亚毫米级时,材料宏观成形过程中的理论不能完全适用于微成形,材料出现了尺寸效应现象。研究塑性微成形中的尺寸效应,对微成形的发展有重要意义。本文首先通过不同制度的热处理,获得了固溶态和时效态含δ相的GH4169镍基高温合金,进行了微型圆柱的微压缩实验,分析了晶粒尺寸、试样尺寸与晶粒尺寸的比值、δ相含量与形貌对塑性变形过程中流动应力和非均匀变形的影响规律,构建了不同状态下多晶体材料流动应力尺寸效应理论模型,揭示了不同状态下材料产生尺寸效应的机理,最后基于晶体塑性理论的有限元模拟,将微压缩过程中晶粒演变可视化,揭示了非均匀变形的机理。固溶态GH4169合金的微压缩实验结果表明,随着晶粒尺寸的增大,材料的流动应力减小,当试样尺寸与晶粒尺寸的比值小于9.7时,材料的流动应力不减反增;微压缩过程中的应变硬化行为分为三个阶段;三个变形区占比随晶粒尺寸的增大而改变,因此试样的流动应力受到影响;考虑了晶粒尺寸、晶界变化等参数对流动应力的影响规律,构建了介观尺度流动应力尺寸效应理论模型。随着时效热处理时间的增加,δ相含量增加,形貌从颗粒状逐渐演变为针状,其分布从晶界逐渐演变为晶界和晶粒内;时效态含δ相GH4169合金的微压缩实验结果表明,相同晶粒尺寸下,随着δ相含量的增加,材料流动应力增大;考虑了晶粒尺寸、δ相含量等参数对流动应力的影响规律,构建了介观尺度含δ相材料流动应力尺寸效应理论模型。在变形后试样依据应变分布划分为三个变形区,与宏观单向压缩过程中的流动规律相同,δ相的存在使晶粒的变形量减小;试样发生了非均匀变形,随着试样尺寸与晶粒尺寸的比值减小,晶粒之间应变不相容性增大,试样轮廓不均匀度先增大后减小;δ相的含量增加,使试样轮廓不均匀度下降;基于晶体塑性理论,对GH4169镍基高温合金的微压缩过程进行有限元模拟,结果表明试样变形后应变分布呈三个区域且晶粒变形的不均匀,与实际实验情况吻合。