随着飞行器动力系统在大推力、轻质化、高推重比、高可靠性等性能方面提出了更高的要求,空天发动机关键热端部件逐渐向大尺寸、一体成形、结构复杂化等趋势发展。大型精密复杂薄壁镍基高温合金构件熔模精密铸造在空天发动机中发挥着广泛而无可替代的作用。但目前空天发动机关键热端部件仍面临以下挑战:1)为保证复杂薄壁热端部件的高成形率,铸造时常用更高的浇注温度与型壳温度。高浇注温度、缓慢的冷速、低温度梯度催生了严重粗化的柱状晶和枝晶,强度与塑性下降严重。2)MC型碳化物为长链骨架状,容易引起应力集中,构件易脆性断裂。2)镍基高温合金热端部件在650℃以上服役时,强化相γ’相会发生粗化,在大于850℃时甚至发生溶解,高温强度严重弱化。以上诸多问题使得镍基高温合金精密铸造热端部件性能无法满足要求空天发动机运行要求。K4202镍基高温合金是某型号液氧煤油火箭发动机热端部件重要组元材料之一,本文将K4202镍基高温合金作为基体材料,以Ti C颗粒作为MC型碳化物的析出衬底,使其呈等轴状并大量析出。Ti C颗粒与诱导析出的MC型碳化物还可发挥异质形核作用,抑制固液界面推进,细化晶粒组织,综合提升室温和高温性能。本文通过熔模精密铸造的方法向K4202镍基高温合金中添加（0.25 wt.%微米级、0.25 wt.%纳米级）的Ti C颗粒和（0.5 wt.%、1 wt.%、2 wt.%）的纳米级颗粒Ti C,再将铸锭进行热等静压和固溶时效处理,制备得到MC型碳化物增强的K4202镍基复合材料。研究了不同添加状态Ti C颗粒对K4202镍基高温合金性能与组织的影响,得到结论如下:（1）晶粒组织细化方面,相同添加量的纳米Ti C比微米Ti C效果更好。随着纳米Ti C含量增加细化改善效果也随之增加,最佳添加量为1 wt.%。K4202原始试样宏观晶粒尺寸为13.44 mm;在0.25 wt.%的微米Ti C加入后,宏观晶粒尺寸为6.73 mm;随着纳米Ti C含量增加,宏观晶粒尺寸继续减小到3.31 mm。原始取向性粗大枝晶逐渐被球状晶取代,由枝晶主干长度为5432.23μm,二次枝晶臂间距为297.52μm逐渐变为直径97.34μm的球状晶。（2）原始MC型碳化物为长链状或者骨架状,尺寸长20～50μm,宽2～5μm。引入0.25 wt.%微米Ti C之后,MC型碳化物变为10～18μm等轴岛状,析出数量增加。随着纳米Ti C添加量增加,MC型碳化物析出数量继续增加,逐渐细化为2～8μm细小颗粒状。但继续增加纳米Ti C的含量,会导致晶间的MC型碳化物接触生长,形成多个尺寸为2～8μm的等轴状MC型碳化物组成的不连续的链状形态,尺寸为10～20μm。（3）微米Ti C提升强度,但降低了塑性,其室温抗拉强度从736 MPa提升到766MPa,屈服强度从532 MPa提升到575 MPa,延伸率从8.92%下降到6.76%。纳米Ti C颗粒可实现强度和塑性同步提升,最佳添加含量为1 wt.%,室温抗拉强度增加到909MPa,增幅23.51%,屈服强度增加到611 MPa,增幅14.85%,延伸率提高到14.85%。700℃抗拉强度由670 MPa增加至814 MPa,提升21.49%,屈服强度由为467 MPa增加至522 MPa,提升11.78%,延伸率由14.67%升高到18.43%。但当纳米Ti C颗粒增加至2 wt.%时,室温和高温塑性严重下降,延伸率分别为2.6%和3.4%。