GH2107合金是一种新型的铁镍基变形高温合金,主要应用在700℃超超临界火力发电机组的涡轮叶片上。该合金是在GH2135合金的基础上,通过降低2%的Al+Ti含量发展而来。为了进一步提高合金在高温下的组织稳定性和力学性能,决定对合金成分进行优化。本文着重研究了Fe、Cr、B、P含量对GH2107合金组织和性能的影响规律,揭示了Fe、Cr、B、P的作用机制。论文的研究结果表明:GH2107标准热处理态的组织主要有:γ基体、γ′沉淀相、MC和M23C6型碳化物。晶粒尺寸为40μm~80μm,晶粒呈等轴晶分布,有少量退火孪晶。适当降低Fe含量,可抑制长期时效过程中有害的TCP相(μ相)的析出,提高GH2107合金的热稳定性。当GH2107合金中Fe含量为41.6wt%,经725℃/3000 h长期时效处理后,TCP相开始析出,时效至10000小时后,合金基体中析出大量的TCP相。当Fe含量为35.3wt%,经725℃/3000h长期时效处理后,没有发现TCP相的析出,时效至6000小时后,合金基体中才开始析出少量的TCP相。富Fe可以降低其它元素的固溶度来促进γ′相长大,还可以适当提高合金的硬度。对合金进行高温拉伸,拉伸断口特征由韧窝状向沿晶转变。富Fe合金的位错运动更容易出现Orowan绕过机制。Cr元素可以促进M23C6型碳化物在晶界处的析出。B元素主要以M3B2的形式存在于晶界处富集。B元素在晶界处附近产生的硼化物M3B2对铁镍基变形高温合金GH2107的晶界有钉扎作用,阻碍晶粒长大。少量B元素对该合金的持久性能有利,B和P的含量都不宜过高,最佳控制量应在0.005%和0.023%附近。热膨胀系数是衡量高温合金性能的一个重要指标,Fe和Cr可以增加铁镍基变形高温合金GH2107的热膨胀系数,B、P元素也有显著的影响。