本文研究了热处理和长期时效对铸造镍基高温合金M951的组织和力学性能的影响。　　 对铸态合金进行了五种热处理，包括三种直接时效工艺和两种固溶+时效热处理。直接时效工艺分别为：870℃/24h、1050℃/4h、1100℃/4h。结果表明，直接时效时，随时效温度升高γ尺寸增大明显，高温直接时效后(1050℃/4h或1100℃/4h)，合金中析出了细小的二次γ；固溶+低温时效(1220℃/4h+870℃/24h)过程中，合金中MC型碳化物发生转变，沿晶内和晶界分别析出针状和颗粒状M23C6。合金组织中γ尺寸较小，立方度减小，排列不规则；固溶+二级时效后(1220℃/4h+1050℃/4h+870℃/24h)，合金中未发现针状碳化物，γ尺寸增加，立方度增加且排列规则。高温时效显著影响γ的形貌、尺寸和排列。　　 对热处理后的合金进行了室温及高温拉伸试验，结果表明，直接时效后合金的拉伸性能与铸态合金相差不多，其中在较高温度1100℃时效4h后，合金拉伸强度有所增加，塑性稍有降低。经固溶+低温时效处理后，合金拉伸强度明显增加，塑性显著降低；对不同热处理合金还进行了1100℃/35MPa持久拉伸试验。结果表明，经1050℃/4h处理后的合金持久性能最高，而经870℃/24h处理后的合金持久性能最低。对合金持久变形后的纵向组织观察表明，裂纹主要产生于晶界。M951合金的标准热处理制度定为1100℃/4h，通过标准热处理可以获得两种尺寸分布的γ相，使合金具有良好的拉伸及持久性能。　　 经标准热处理后的合金在不同温度进行瞬时拉伸试验，结果表明，不同温度范围内存在不同的变形机制。低温范围内(<600℃)的变形机制为位错及滑移带切割γ，在高温范围内(>850℃)则为γ绕过机制，在中温范围内(600-850℃)为两者的过渡状态。　　 对标准热处理后的合金进行了900℃和1100℃长期时效试验。实验结果表明，900℃长期时效后碳化物由MC转变为M23C6；1100℃时效时，MC型碳化物形貌由长条形转变为块状。γ的长大动力学符合LSW粗化理论，900℃时效时没有发生明显形筏现象，γ相稳定；1100℃时效初期，有少量γ相聚合成长条形γ，时效后期γ相粗化、形筏明显，时效温度对γ的形貌及尺寸影响较大。　　 合金在900℃长期时效时，屈服强度随温度变化趋势与标准合金相似，随着时效时间延长屈服强度下降，合金的塑性较标准合金增加。屈服强度下降的主要原因是由于γ相粗化。持久试验表明，900℃长期时效时，随时效时间延长合金的持久寿命减少：1100℃时效时，持久寿命总体呈下降趋势，两个温度时效时持久延伸率均随时效时间延长而升高。时效后合金持久寿命下降的原因与γ相粗化、形筏有关。随着时效时间增加，界面位错网逐渐遭到破坏，有更多的位错切入γ相，导致合金的持久强度下降。