本发明涉及高温合金件加工技术领域，尤其是涉及一种振动时效去除高温合金件内部残余应力的方法及其应用。振动时效去除高温合金件内部残余应力的方法，包括如下步骤：调节所述高温合金件的剩余不平衡量为1～60g·mm，然后对所述高温合金件进行高速旋转；所述高温合金件包括盘件和环形件中的任一种。本发明摒弃传统的激振器，将高温合金件自身处理成偏心系统，通过高速旋转至一定转速，接近高温合金件的固有频率，引发共振形成振动应力，从而叠加高温合金件内部残余应力，发生塑性变形，时效对内部残余应力的去除；并且振动应力分布更加均匀，引发的塑性变形也更加均匀，可以起到更好的去除残余应力的效果，不会产生新的残余应力场分布。