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近年来,新型γ’相强化钴基高温合金因其高的熔点以及比传统钴基高温合金更优异的高温力学性能吸引了广泛的关注。然而,这类合金中添加了大量的W以稳定γ’-Co3（Al,W）相,致使其密度较高,使合金应用受到限制。同时,该类合金的高温组织稳定性和高温强度相对较低,因此还需要通过合金化等方式来对其进行优化,使合金在密度降低的同时还能保持良好的高温组织稳定性和力学性能。本文采用降低合金中W含量以及不添加W两种方式来降低合金密度,选取了低W的CoNi基和无W的Co-V基两种合金体系。CoNi基合金中的Ni能扩大γ/γ’两相区并提高γ’相溶解温度,其中还添加了 Ti和Ta来提高γ’相溶解温度并稳定γ’相,以解决W含量降低导致的γ’相溶解温度降低的问题。本文研究了 Co-30Ni-10Al-5W-4Ti-1Ta（简称 5W1Ta）、Co-30Ni-10Al-4W-4Ti-2Ta（简称 4W2Ta）和Co-12V-2Ta-2Ti（简称12V2Ta2Ti）（at.%）合金的定向凝固组织、高温组织稳定性、高温力学性能以及抗高温氧化性能。此外,还考察了元素B的微合金化对Co-30Ni-10Al-4W-4Ti-2Ta合金的微观组织和力学性能的影响。本文研究结果为后续开发具有良好的组织稳定性与优异的高温力学性能的新型低密度γ’相强化Co基高温合金提供理论参考。采用定向凝固技术制备了具有典型柱状枝晶组织的5W1Ta、4W2Ta与12V2Ta2Ti合金。5W1Ta与4W2Ta合金组织由γ和γ’两相组成,而12V2Ta2Ti合金中除析出γ’相外,还析出了富Ta第二相。4W2Ta合金的γ’相溶解温度为1218℃,比5W1Ta合金高52℃,表明Ta的添加能显著提高γ’相溶解温度。而12V2Ta2Ti合金由于缺乏W这种高熔点元素,其γ’相溶解温度仅为1040℃,明显低于CoNi基合金。另外,由于合金中重金属元素W含量低或不含有W,5W1Ta、4W2Ta与12V2Ta2Ti合金的密度与典型的Co-Al-W基合金相比均较低,分别为 9.03、8.93 和 8.71 g/cm3。研究了三种合金在不同温度下时效不同时间后的微观组织演变规律、γ’相粗化动力学及合金组织稳定性。三种合金的γ’相粗化均遵循经典的LSW模型,溶质元素在γ基体中的扩散是γ’相粗化控制步骤。其中5W1Ta与4W2Ta合金的γ’相粗化由W在γ基体中的扩散控制,12V2Ta2Ti合金的γ’相粗化由V在γ基体中的扩散所控制。与5W1Ta合金相比,4W2Ta合金具有更低的γ’相粗化速率系数和更高的扩散激活能,主要是由于4W2Ta合金具有更大的γ/γ’相错配度,降低了γ’相粗化速率。5W1Ta与4W2Ta合金在900℃下时效处理1000 h后能始终保持稳定的γ/γ’两相结构,且4W2Ta合金的γ’相尺寸明显小于5W1Ta合金,表明4W2Ta合金在900℃时具有更好的组织稳定性。12V2Ta2Ti合金在800～900℃长期时效后会析出板条状Co3V相,其高温组织稳定性较差。三种合金的压缩性能存在显著差异。12V2Ta2Ti合金具有最高的室温强度,达到了 886 MPa,但其高温强度低。4W2Ta合金的高温强度最优异,其峰值应力为654MPa,且它的室温与高温压缩性能均优于5W1Ta合金,表明Ta的添加显著提高了合金的力学性能。5W1Ta、4W2Ta与12V2Ta2Ti合金的变形机制存在明显区别。5W1Ta与4W2Ta合金在变形温度低于峰值应力温度时均表现为位错切过γ’相。在高于850℃时,5W1Ta合金的位错组态主要是位错绕过γ’相,而4W2Ta合金则在峰值应力温度（800℃）时开始出现层错,并且层错密度随温度的升高而增加,直到在1000℃时位错绕过γ’相。12V2Ta2Ti合金在变形温度低于峰值应力温度（700℃）时,位错绕过γ’相,当温度高于700℃时,位错切过γ’相并形成大量层错。微量B的添加对4W2Ta合金的定向凝固组织与力学性能会产生显著影响。随B含量增加,枝晶间共晶组织体积分数明显增加。当B含量增加到0.46 at.%时,共晶组织周围会析出硼化物,且硼化物含量随B含量的升高而增加。随着B含量从0.08 at.%增加到0.78 at.%,合金的强度与持久寿命均呈先升高后降低的趋势。当B含量为0.46 at.%时,合金的强度与持久寿命达到峰值,在900℃/140 MPa条件下,其持久寿命达到了 128.3 h。研究了 5W1Ta与4W2Ta合金在800℃和900℃下恒温氧化100 h的氧化行为。在相同温度下氧化时,4W2Ta合金的氧化增重高于5W1Ta合金,表明5W1Ta合金抗高温氧化性能优于4W2Ta合金。5W1Ta与4W2Ta合金在相同温度下的氧化产物基本一致,两种合金在800和900℃氧化后的氧化膜均由外氧化层、中间氧化层以及内氧化层三部分组成。然而,5W1Ta和4W2Ta合金在800℃下的氧化机理与900℃时存在区别,主要表现为800℃时外氧化层中形成了Co3O4、CoO 与 NiO,而 900℃时只形成 CoO。