惯性摩擦焊接（Inertia Friction Welding,IFW）是一种先进的固态连接技术,在焊接中可以避免由于接头熔化而导致的熔化-凝固类缺陷,减少了因焊接时产生的高温所造成的材料损伤,具有焊接速度快、过程简单、参数较少及接头性能稳定等优点,在国内外航空发动机内部盘轴件的整体制造领域中得到广泛应用,尤其是在涡轮转子的整体制造领域应用更为广泛。由于我国正在研发的FGH98合金是用作高推重比航空发动机盘轴件材料的第三代高强度损伤容限型镍基粉末高温合金,因此进行FGH98合金惯性摩擦焊接工艺及接头组织性能的研究对于发动机涡轮转子实现整体化结构并在高温环境下工作具有指导意义。本试验通过惯性摩擦焊对空心结构的FGH98合金进行了焊接,并对接头进行了时效处理。具体研究内容如下:结合中空结构接头的优越性,通过焊接参数计算公式选定了焊接参数范围:转速不小于800r/min、顶锻压力最小数值为2500PSI、转动惯量为1150lb·ft2。结合实际焊接情况得到五组焊接参数,并分析其对接头成形质量及缺陷的影响,结果表明:顶锻压力的增大相比于飞轮转速,对接头的冶金结合效果影响显著,故只有采用适当的转速匹配较大的顶锻压力才能得到较优的接头。利用DEFORM建立并分析FGH98合金惯性摩擦焊接过程模型中温度场、应力场和塑性流场的变化。结果表明:有限元模型能够较好地描述焊接过程,并确定了在900r/min、2900PSI、1150lb·ft2下能够得到较优的接头;在此参数下,仿真过程中温度场、应力场及塑性流场三者的分布规律相符,数值均为在摩擦焊接开始阶段呈现上升趋势,在稳定摩擦阶段达到峰值,在摩擦焊接后期阶段呈下降趋势。为了得到良好的组织及优异的性能,对较优的惯性焊接头进行了时效热处理,研究了时效处理对接头内晶粒演变机制、γ′相分布及综合力学性能的影响。结果表明:时效处理对接头各区域内晶粒演变并无显著影响,只有晶粒尺寸较焊态下稍有长大,从母材区-热力影响区-焊核区内晶粒演变趋势为原始晶粒-变形晶粒-等轴细晶,动态再结晶过程为:未动态再结晶-部分动态再结晶-完全动态再结晶;经时效处理后,接头各个区域内二次γ′相增多,三次γ′相开始产生;时效态下距接头中心0.4mm的热力影响区处显微硬度达到峰值568HV,较焊态提高了66HV;且对高温力学性能影响显著,抗拉强度由焊态下母材的86%提升到95%,断后伸长率及断面收缩率也得到提升,持久寿命也提升到母材的94%,证实了时效处理后接头内的多模尺寸的γ′相能够显著提高综合力学性能。