为了适应现代航空发动机和输油管道等高温环境使用部件对IN718合金使用温度的更高要求，急需改善传统IN718合金在临界使用温度650℃的稳定性。在对近几年提高IN718合金组织稳定性的研究基础上，本文综合考虑合金的设计原则，有针对性地设计出几种不同成分的改型合金。随后采用热力学计算、扫描电镜、透射电镜、能谱分析、X射线衍射、电解萃取和化学相分析、力学性能测试等手段和方法，研究了合金在高温长期暴露下的组织变化和力学性能，从组织稳定性和性能的角度评估了合金在临界温度的使用情况，提出了不同化学元素对改善合金组织稳定性的影响，为改型IN718合金的应用、发展和完善奠定了良好的理论和实验基础。 研究结果表明，在标准热处理状态下，改型合金3与合金4中强化相γ'+γ"的量较原型合金1多，而对于δ相，合金4的析出量较合金1少。高温长期时效后，改型合金4强化相的尺寸较合金1没有显著的长大，而合金1及合金5组织已经严重失稳。此外，各种析出相的组合形态也有较大的区别，改型合金4中的γ'和γ"相以γ'+γ"复合形式析出，还有大量的包覆组织的存在，大大提高了合金的组织稳定性。同时δ相保持为颗粒状，不同于其它合金。总的来说，改型合金4在高温长期时效过程中显示了良好的组织稳定性，提高了原型IN718合金的力学性能，而且这种优异的力学性能在高温长期时效过程中得以延续。在试验后将合金4与美国的IN718plus进行对比表明合金4的设计是较为成功的，最后还利用人工神经元网络模型对IN718合金的优化设计进行了初步的计算，所得到的最优成分与设计合金4非常接近。 添加Al、Ti、W的改型合金4在680℃温度应用时，组织稳定性和力学性能均优于原型IN718合金，而且其冶炼制度和热处理制度与原型合金并没有显著的差异，具有可观的商业应用前景。本文在合金的研制和组织稳定性方面的分析工作对于更加全面掌握改进型IN718合金具有重大意义。