我国正在率先自主研发建造全球首台高温气冷堆核电站示范工程HTR-PM,其控制棒驱动机构材料为含铌固溶强化型GH3625镍基高温合金(以下简称625合金),HTR在550°C-920°C工况下服役40年,合金材料经历高温长期时效作用,客观上存在微观组织退化导致蠕变性能不稳定的瓶颈问题。本文运用微观组织分析和蠕变试验研究手段,系统地研究了625合金在长期服役条件下的沉淀相析出演变规律,着重探究析出相类型、形态及其含量对高温蠕变持久性能的影响。利用SEM、TEM及XRD等现代分析手段,研究了625合金在650°C、700°C和780°C三个温度下长期时效过程中析出相的析出、演变和生长特点。研究结果表明:不同温度下625合金沉淀相的析出长大过程都受扩散过程控制,650°C和700°C时效过程中γ″相的粗化过程均符合LSW理论。780°C时效条件下,随时效时间延长δ相含量增加,并得到Avrami析出动力学方程中时间指数n和δ相的析出速率α;在此基础上,进一步研究了沉淀相对蠕变持久性能的影响。在相同的蠕变试验条件下,不同时效处理参数获得的组织存在显著差异而表现出不同的蠕变性能结果,其中700°C×120h时效态合金高温蠕变持久断裂性能最好。通过上述研究,丰富了高温合金时效析出相的析出演变研究结果及其对蠕变性能的影响,具有材料科学理论价值。也可为控制棒构件在服役温度下的尺寸精度及运行平稳性提供基础试验支撑,研究成果可以应用于HTR控制棒驱动机构构件生产,满足国家重大工程现实需求。