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本文以国外推荐使用的几种700℃汽轮机叶片用镍基合金USC141、N105、 A617、Waspaloy为研究对象,并以USC141为基础,调整或添加合金元素含量新设计了两种试验材料。通过对这六种试验材料的对比实验研究选出了A617、Waspaloy两种试验材料可用作我国700℃温度参数火电汽轮机叶片备选材料。对各试验材料进行了常规热处理,热力学模拟计算以及100h、300h、500h、1000h、2000h和5000h的长期时效。并对各试验材料常规力学性能、长期时效过程中的各项力学性能以及析出相进行了对比研究。热力学模拟计算结果表明,700℃下各试验材料的平衡析出相中的主要强化相为Y’相和M23C6相。Waspaloy合金强化相析出量较高而有害相析出量最低,组织最优。经推荐热处理工艺进行了常规热处理后,N105会析出大量的沉淀强化相γ’相,高达36%左右,会大幅提高材料强度和硬度,并大幅降低材料的塑性和韧性,导致材料的机械加工性能极差,可首先排除该合金。对比除N105外的各试验材料成分,在添加的Cr元素相近(20%左右)的情况下,USC-1、USC-2、USC-3和A617均添加了10～15%的Mo(或者W),导致长期时效过程中析出大量的富Mo(或W)的M6C碳化物,会大幅降低材料的高温塑性。而相对的Waspaloy中Mo含量较少,则析出的碳化物类型主要是富Cr的M23C6,而且析出量较少,高温塑性保持良好。在长期时效过程中,Waspaloy合金中析出的碳化物主要为M23C6型碳化物以及TiC,在长期时效过程中晶界上的会粗化,但析出量较少并逐渐趋于平缓。USC-1、USC-2、USC-3和A617中析出的碳化物主要为M6C型和M12C,或者M23C6型和M6C型碳化物,在长期时效过程中会明显粗化,且析出量较多并不断增加。在长期时效过程中,M6C型碳化物会向M12C型碳化物转化,而且大量析出的富Mo的M6C或M12C型碳化物会明显降低材料的塑性和韧性。在时效初期,各试验材料中的γ’相的析出量大量增加,并有长大趋势,在时效2000小时后,各试验材料中的γ’相的量及结构组成基本趋于稳定,尺寸大部分集中在18nm～60nm范围内,平均尺寸均在40nm～45nm左右。在时效5000h时,Waspaloy合金中的丫’相的实际析出量最多,并仍然有增加趋势,对基体的沉淀强化作用最大。实验结果表明：在长期时效过程中,Waspaloy综合力学性能最稳定,组织最优,为最佳的700℃火电汽轮机叶片备选材料。可参考Waspaloy的成分运用Thermo-Calc热力学计算软件进行模拟计算对其他各试验材料成分优化设计。应保证长期时效过程中析出较多的丫’相以及析出少量的M23C6型的碳化物,并避免析出大量的M6C型的碳化物,以保证较好的塑性和韧性,从而确保材料具有较好的室、高温综合力学性能。