GH141高温合金具有优异的抗高温氧化性能和抗疲劳性能,常用于制造航空发动机的叶片、涡轮盘等热端零部件。在极端服役环境下,高温合金承受了较强离心作用及复杂动态循环载荷,极易在表面产生微动磨损、疲劳,导致关键构件失效。面对航空加工构件的减磨抗疲劳的实际需求,通过改进制造工艺来提高零部件的表面性能显得尤为重要。论文以典型高温合金GH141为研究对象,采用超声滚压加工,借助动力学分析、有限元模拟与实验相结合的方法,对其超声滚压加工的动态力学性能、加工过程模拟、表面完整性及其微动磨损性能进行了研究。首先,建立超声冲击强化滚压头与工件表面的冲击运动模型,分析瞬态冲击时GH141高温合金的加工面表层力学性能变化特性,引入弹性冲击接触理论,深入分析了超声加工中应力的产生机制及超声软化效应;构建冲击时超声应力波的产生与传播时域模型,揭示超声强化的应力波传播演化规律。基于所构建的冲击力学模型,建立GH141高温合金的超声滚压加工有限元模型,分析残余应力沿工件深度方向的变化趋势及超声滚压过程中的能量分布规律;进而结合超声能量变化特性揭示了超声滚压过程中加工面的弹塑性变形规律;基于一维平面应力波理论,模拟了超声应力波的产生与传播过程,阐明了不同冲击条件下的应力波随时间变化及沿深度方向的传播特性。采用单因素实验法进行不同加工参数下的GH141高温合金超声滚压实验,对比验证了超声滚压有限元模型的有效性,分析了塑性应力波引起的表层残余应力的变化规律。利用超景深显微镜、维氏硬度仪、金相显微镜等设备对加工过后的工件表面粗糙度、表面硬度和表层金相进行表征。结果表明:超声滚压过后的表面粗糙度值降低至Ra0.037,表面最大硬度达到535HV,同时形成了均匀、细致的细晶梯度结构层,沿深度方向晶粒尺寸逐渐增大。最后对超声滚压加工处理前后的GH141高温合金试样进行微动磨损实验,建立了不同静压力、振幅、滚压次数与摩擦系数的映射关系,利用白光干涉仪以及扫描电子显微镜对磨损区域进行分析,证明了在塑性应力波形成的残余应力以及表面硬化层对表面完整性的改性作用,超声滚压过后的试样摩擦系数降低至0.2,磨损面微观组织形貌也得到了改善,这为高温合金提升耐磨性能的制造及应用提供了技术支持。