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为了提高航空发动机的效率,航空发动机涡轮前进口温度不断增加,其关键热端零部件涡轮盘的服役温度也不断增大。目前广泛使用的涡轮盘合金为γ’-Ni3(Al,Ti)相强化的镍基变形高温合金,为了提高其高温使用性能,加入了大量合金化元素,这使得合金的热加工性能急剧下降,使用温度限制在750℃以下,已无法满足下一代涡轮盘材料的要求。新型γ’-Co3(Al,W)强化的Co-Al-W基高温合金由于具有更小的凝固偏析倾向,更大的热加工窗口,有潜力的高温强度被视为下一代的涡轮盘用变形高温合金。目前此合金存在组元简单,比重较大,γ’的稳定性不足,合金元素搭配不合理导致有害相析出等问题,限制了该合金的应用。本工作利用CALPHAD方法,通过预测合金成分及热处理制度对合金相组成的影响,设计并优化合金的成分,利用相转变规律指导合金制备及热变形性能研究。得到了如下结果:(1)初步确定了低W高Ta、Ti合金的成分范围Co-9Al-(3～5)W-(15～30)Ni-(2～3)Ta-(3～5)Ti(at.%),利用Pandat计算软件及钴基高温合金热力学数据库,计算了 W、N i、Ta及Ti对平衡相析出行为的影响,结果表明:W、Ni、Ta及Ti均能提高γ’的稳定性,W、Ta会增加有害相χ-D019的析出倾向,Ti和Ni能分别抑制有害相χ-D019和B2相的析出,将合金成分优化为Co-9Al-3W-30Ni-2Ta-3.5Ti(at%)。(2)合金的相转变规律计算结果表明:合金的平衡析出相为γ、γ’、χ-D019和Co7Ta2,开始析出温度分别为1355℃,1169℃,700℃和288℃。进一步制定合金的热处理制度:1250℃/10h均匀化,1150℃/6h固溶处理,900℃/4h+750℃/16h两步时效处理。(3)采用真空感应熔炼制备了成分合格无宏观偏析的铸态合金样品,经上述热处理后,消除了铸态合金的元素偏析和枝晶组织,DSC分析结果与计算的相转变规律一致,验证了热力学计算的准确性。SEM及XRD结果表明,合金中的平衡相为典型的Y+γ’两相组织。(4)采用Gleeble3500热压缩模拟机研究了变形温度为1100～1200℃,应变速率为0.01～1s-1范围内的热压变形行为。结果表明,合金在γ+γ’两相区(1100℃,1150℃)、γ单相区(1180℃,1200℃)和全温度范围(1100～1200℃)热压变形时的应变速率敏感指数 m 分别为 0.158、0.169、0.164,变形激活能 Q 分别为 538.79 kJ/mol、1147.64 kJ/mol和1110.26 kJ/mol。通过归纳实验数据,得到了 Co-9Al-3W-30Ni-2Ta-3.5Ti合金在不同温度区间热压变形时真应力o(MPa),应变速率ε(1/s)和变形温度T(K)之间的本构方程。