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大型复杂高温合金铸件在航空航天等领域有着广泛和重要的应用。由于结构减重和高可靠性的需求,以机匣为代表的高温合金铸件向尺寸大型化、结构复杂化和薄壁轻量化发展,导致铸件在充型和凝固过程中容易出现欠铸、缩松和晶粒粗大等问题,铸件的合格率与力学性能均不能很好地满足要求。因此,在良好充型的前提下实现凝固过程和组织的控制,成为大型复杂薄壁铸件精密铸造的重大技术难题。本文以K4169高温合金为研究对象,采用微量元素调控和铸造工艺优化相结合的方法,重点考察了微量元素和熔体特性对合金凝固过程、组织和性能的影响,探索建立了热控凝固、化学细化和熔体超温处理相结合的精密铸造新方法,实现了铸件良好充型和晶粒组织的综合调控。论文主要研究结果如下:（1）设计了一种用于高温合金流动性测试的螺旋型表征模型,制定了流线长度定量分析方法。该流动性模型具有尺寸小、测试范围宽、重复性好和可反映合金充型最小厚度的优点。（2）微量元素硼和锆可有效提高K4169合金的流动性,进而改善铸造性能。当合金中硼含量为48-70 ppm时,熔体流线长度比原始合金提高了0.18-0.51倍;当锆含量为350-490 ppm时,流线长度比原始合金增加了0.25-0.53倍。在浇注温度为1470℃时,当K4169合金中含有59 ppm硼或420 ppm锆时,合金的流动性与浇注温度提高到1550℃相当,有利于在低的浇注温度条件下实现薄壁铸件良好充型。（3）K4169合金中添加适量的硼和锆元素可减少合金中有害相,改善碳化物的分布,增加γ??相的体积分数,并提高合金的力学性能。在650℃/620 MPa条件下,合金中硼含量为59 ppm时,其持久寿命提高了1.3倍,可达231 h;合金中含有420ppm锆时,持久寿命提高了1.1倍,达到208 h。（4）提出了低温浇注、高温充型和顺序凝固的新型热控凝固工艺,同时实现了薄壁铸件良好成形和组织控制。在浇注温度为1380℃,模壳温度为1290℃,抽拉速率为400μm/s条件下,制备了最小壁厚为1.8 mm的K4169合金特征结构铸件。（5）添加复合细化剂Co3FeNb2和CrFeNb可明显细化晶粒,热控凝固工艺条件下的细化效果优于常规工艺。常规工艺条件下,添加细化剂使平均晶粒尺寸由4560μm减小到1230μm,650℃/620 MPa持久寿命提高了0.54倍。热控凝固工艺条件下,添加细化剂使平均晶粒尺寸从3340μm减小到126μm,650℃/620 MPa条件下的持久寿命提高了1.3倍,达到201 h。（6）在热控凝固条件下,熔体超温处理可明显细化晶粒,减少Laves相含量,提高合金的持久寿命。熔体超温处理细化晶粒的主要原因是形核过冷度的增大导致形核率增大。当熔体过热温度为1680℃时,晶粒尺寸仅为89μm,650℃/620MPa条件下的持久寿命可达242 h。