近年来,对发动机和燃气轮机提出了更高的要求——更高的推重比,更低的油耗等等,这就要求其核心部件涡轮叶片的材料具备较低的密度,Fe Cr Ni Ti Al多主元高温合金就是在此基础上开发的新型低密度铸造高温合金,具有广阔的应用前景,因此需要系统地研究其铸造过程及工艺。本文针对课题组开发的FeCr Ni Ti Al低密度高温合金,采用材料基因组方法,将材料性能与铸造过程关联起来,从而加快研发效率。首先利用真空感应熔炼炉制备10kg的FeCr Ni Ti Al母合金,测定其组织、性能,发现其与纽扣样组织及相无差别,具有良好的热强度,高温抗氧化性能测试说明其为完全抗氧化级别,从而验证了母合金的熔炼质量。对Fe_x0Cr Ni Ti Al熔化过程进行动态观测,发现熔化从枝晶间组织开始,最后扩展到枝晶内及所有区域。要建立关联关系,首先就需要测定材料的热物理性能,热物理性能的测定说明Fe_x0Cr Ni Ti Al和Fe_x1Cr Ni Ti Al（x₀?（0.1,1.5）,x₁?（1.6,2.5）,x₀<x₁）的导热系数λ与热扩散系数α都低于传统高温合金。热膨胀性能的测定发现Fe_x1Cr Ni Ti Al的热膨胀系数远远低于Fe_x0Cr Ni Ti Al,具有低膨胀特性,其线膨胀系数在1000°C也只有10.25×10^-6/K。经过磁滞回线的测定,说明其低膨胀特性可能来源于磁致伸缩效应。热物理性能的研究充实了材料性能数据库,接下来是对力学模型的拟合。研究合金的热变形行为,从而为合金凝固过程中的高温变形行为提供理论依据。对Fe CrNi Ti Al进行不同应变温度、不同应变量、不同应变速率的热压缩,用Perzyna模型来描述材料的热变形本构关系,并通过Zener和Hollomon模型获得热变形的激活能Q为360.18 kJ/mol。通过EBSD观察发现Fe_x1Cr Ni Ti Al变形的动态软化是因为主要发生了动态再结晶,且动态再结晶方式以不连续动态再结晶为主。随着应变量的提高、应变速率的降低、应变温度的提升,动态再结晶程度加重,动态再结晶尺寸变大。最后,利用数据库和力学模型建立Fe CrNi Ti Al充型凝固过程的数学模型,进行ProCAST充型凝固过程的模拟,发现Fe Cr Ni Ti Al的流动性相对于传统高温合金Inconel901的流动性要好对合金的薄壁充填特性进行探究,发现竖直薄壁的充填效果要好于水平薄壁,浇注温度的升高、浇注速度的提升会提高铸件的充填率,砂型预热温度的升高可以大大降低铸造应力产生的速度。