高钨高温合金是承温能力最高的等轴晶高温合金之一,被广泛应用于先进的航空发动机和燃气轮机热端零部件。K416B合金是典型的高钨高温合金,其钨含量高达16wt.%。K416B合金的组织形貌直接影响合金力学性能。目前对K416B合金的研究主要集中在服役温区的力学性能,而其铸造和热处理过程中的组织演变行为尚不明确。因此,本文系统地研究了 K416B合金高温下组织演变规律,并进一步探究组织形貌对合金性能的影响。以下是本文主要的研究结果:K416B合金的组织主要由γ相、γ’相、MC碳化物组成,合金中含有大量共晶组织。γ/γ’共晶面积分数约为18%,对合金性能由重要的影响。为了研究K416B枝晶间γ/γ’共晶的形成过程,采用高温合金样品进行淬火实验。结果表明共晶中γ-γ’团簇在二次枝晶臂前沿形核,形核位置受局部冷却速率控制。随着γ/γ’共晶生长,γ’相所占比例逐渐增加,导致残余液相中γ相形成元素浓度上升。在此过程中凝固反应类型由共晶反应转变为包晶反应,表现为岛带状γ相垂直于固液界面析出,并伴随着二次枝晶臂重熔。γ/γ’共晶与基体界面上存在严重塑性畸变,易成为变形过程中的裂纹源。针对K416B合金高温下组织演变的问题,本文将样品在1000℃、1100℃和1200℃保温不同时间。在1000℃和1100℃,γ’相生长规律符合Lifshitz-Slyozof-Wagner（LSW）理论。当温度增加至1200℃时,γ’尺寸迅速增加。合金冷却后在γ通道中央析出二次Y’以及细小的三次γ’,通过DSC冷却曲线可知二次γ’析出温度在1147℃附近。γ/γ’共晶在高温下发生明显组织演化,共晶中γ相的面积分数变化可以用Johnsom-Mehl-AvramiKolmogorov（JMAK）转变动力学方程描述。当加热温度为1200℃时,共晶中的γ相完全消失。在转变过程中,γ相形貌由平板状转变为球状,球化时间可以通过球化动力学方程预测。对不同形貌的K416B合金的室温拉伸和高温持久性能进行分析,结果表明γ’相和γ/γ’共晶形貌显著影响合金的力学性能。在变形过程中,γ/γ’共晶中的γ相可以阻碍裂纹扩展,提升合金屈服强度和持久寿命。另外,在室温拉伸过程中,位错以全位错形式切入大尺寸γ’,部分全位错分解为层错,以Orowan机制绕过二次γ’。持久过程中,二次γ’相高温下更容易粗化,γ基体宽度增加,使更多的位错剪切γ’相,加快合金的持久应变速率,导致K416B合金高温持久寿命下降。此外,持久变形过程中纳米级W6C颗粒在γ-γ’相界面弥散析出,降低了位错塞积产生的应力集中。