GH4169合金是一种具有良好的高温稳定性以及加工性能的沉淀强化型镍基高温合金,被广泛应用于航空航天、化工、船舶等领域。由于综合力学性能良好,GH4169合金被列为搅拌摩擦焊中搅拌头的主要备选材料之一,但是目前对该合金结合这特殊的服役方式缺少系统的研究,因此本文以GH4169合金为研究对象,综合考虑其服役性能要求,通过不同的热处理工艺进行微观组织与性能调控;考虑到此应用方式会涉及的过温服役工况,研究了短时高温时效对其力学性能的影响;结合应用的磨损状况,研究了载荷及温度对其摩擦磨损性能的影响,并分析了磨损机理。这些研究对该备选材料GH4169合金的实际工程应用提供了理论支撑。本文主要的研究结果如下:研究了不同的热处理参数对GH4169合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着固溶处理温度的升高,δ相开始发生溶解,对晶界的钉扎效果逐渐减弱直到消失,晶粒开始粗化,合金的硬度与抗拉强度不断降低,冲击韧性显著提高。其中GH4169合金经1010℃×1 h(WC)+720℃×8 h(50℃/h,FC)+620℃×8 h(AC)工艺热处理后(CST)的硬度值为43.2~44.9 HRC,晶粒度为8.5级,吸收的冲击功为106.6~109.2 J,抗拉强度为1340~1343 MPa,断口呈典型的韧窝状,综合性能较为适合。热处理(CST)后的合金随着在900℃下时效时间的延长,强化相溶解,δ相不断析出,由晶界开始最终覆盖整个晶内,形貌由初始的短棒状和颗粒状演变成长针状,合金硬度降低。适量的δ相沿着晶界析出可以提高合金的抗拉强度以及延伸率,但呈针状大量析出则对合金的高温强度及高温塑性产生不利影响。对热处理前后的GH4169合金在室温下进行了干滑动摩擦磨损试验,热处理前合金的磨损机制以粘着磨损为主,热处理(CST)后合金的磨损机制以磨粒磨损为主,两者都伴有轻微的氧化磨损。热处理(CST)后的合金摩擦系数显著降低并且整体的波动范围变小,摩擦过程更稳定,磨损率由1.56 mm3/mm降至0.67 mm3/mm,耐磨性能显著提高。研究了载荷及温度对热处理(CST)后的GH4169合金摩擦磨损性能的影响规律,结果表明:在室温条件下,随着载荷的增大会发生轻微-严重磨损转变,材料的摩擦系数随着载荷的增加由0.34(5 N)降至0.29(15 N),磨损率由0.13 mm3/mm(5 N)增大到2.01mm3/mm(15 N),载荷为5 N时,磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有少量氧化磨损特征,随着载荷的增大到10 N、15 N,氧化磨损机制更为显著。在载荷恒定的情况下,随着温度的升高发生了轻微-严重-轻微磨损转变,300℃条件下生成的少量的氧化物并不能减轻试样高温软化带来的负面影响,而当500℃时形成较多致密氧化物层时可以显著的保护摩擦接触面,降低磨损率。在载荷为5 N时,室温条件下磨损机制主要为磨粒磨损,300℃与500℃下磨损机制主要为氧化磨损。