航空发动机涡轮叶片服役于高温环境,且承受波动载荷的作用,其破坏一般发生于表面微裂纹处。在高温合金表面获得细晶结构而保持其内部的粗晶结构,且引入残余压应力使表面微裂纹闭合,从而提高高温合金的综合力学性能。激光冲击强化作为一项先进的表面处理技术,能在冲击区域细化表层晶粒大小和引入大幅值残余压应力,但是高温服役环境下会发生残余应力释放、高温软化和晶粒粗化等现象,因此有必要研究高温环境下镍基合金激光冲击处理前后的力学性能。本文以镍基铸造高温合金K417为研究对象,通过实验和有限元数值模拟,从宏观力学性能和微观组织角度验证了激光冲击对高温服役构件强化处理可行性,并获得了该合金激光冲击处理的极限温度。论文的主要工作和取得的结论如下:　　 (1)高温环境激光强化冲击效果:通过试验分析获得了不同温度下激光冲击对材料表层残余应力影响机理,并运用FRANC2D＼L数值分析了残余压应力对K417表面微裂纹的影响。结果表明:随着温度的增加,残余压应力的释放速率增大;升温到700℃释放率仅为18.1%,且残余压应力明显大于未激光冲击的表面,700℃至800℃的释放率为38.5%,研究表明小于800℃时激光冲击是有效的,并给出了激光诱导的残余压应力高温释放的宏观和微观解释;激光冲击处理能有效降低裂纹尖端的应力强度因子,延长裂纹扩展寿命。　　 (2)材料表面力学性能变化:试验研究了激光冲击后不同温度下表面粗糙度及显微硬度变化,结果表明:激光冲击对粗糙度的影响与基体本身的粗糙度有关,激光冲击减小粗糙试样的粗糙度,对于光滑试样,粗糙度略有增加,但影响很小,冲击后表面完整性得到保证;随着温度的升高,K417发生高温氧化现象,粗糙度增加;中高温情况下,镍基合金硬度的提高率低于室温,但是均大于未激光冲击区域,深度方向的硬度符合指数形式衰减且随温度的增加深度减小,800℃时为0.3～43.35mm,研究结果表明激光冲击硬化高温服役构件是有效的。　　 (3)材料表层显微结构改变:通过对比晶粒大小、析出相和X射线衍射谱线半高宽等,研究了中高温环境下激光冲击前后合金显微组织的变化,发现800℃激光冲击后晶粒大小由500μm减小为200μm,半高宽得到宽化,表明激光冲击强化效果在此温度下是有效的;高温保温后第二相尺寸变大和针状碳化物的析出导致了合金性能的降低,900℃时观察不到细小的晶粒,冲击后细化的晶粒已经长大。