Inconel718合金是以DO22结构的γ″相和LI2结构的γ′相强化的镍铁基合金，具有良好的高温综合力学性能、高温耐蚀性、高温抗氧化性能以及加工性能，在航空、石油和核能等领域有广泛的应用。然而，该合金在高于650℃以上温度长时间使用时，其主要强化相γ″相会粗化并向δ相转变，导致合金力学性能恶化，限制了其进一步的应用。Al、Ti元素是强化相γ′相的最主要形成元素，对Inconel718合金的组织稳定性和力学性能有重要影响。因含较高Ti含量将使高温合金中γ′相变得不稳定，容易产生有害η相析出。本论文结合热力学软件计算结果，在降低Ti含量至0.5 wt％的基础上，Al含量从0.35 wt%提高至1.19 wt%，设计了三种不同Al/Ti原子比的改型Inconel718合金。利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、扫描电镜（SEM）及其附带能谱仪（EDS）等多种测试手段，研究了 Al、Ti元素含量对铸态、热处理状态下改型Inconel718合金的微观组织和第二相的析出行为的影响，通过硬度测试和高温氧化性实验研究了Al、Ti元素含量对合金的性能影响。　　JMatPro热力学计算结果表明，650℃时Inconel718合金的平衡析出相主要为δ、γ′、MC、M23C6相，此外还存在σ、η和α-Cr相。在Al+Ti=1~4 at%和Al/Ti原子比=0.125~8计算范围内，当Al/Ti原子比一定时，随着合金中Al+Ti的总量增长，σ相的析出摩尔分数几乎线性增加，η相摩尔分数也增大。在Al+Ti含量一定的条件下，随着Al/Ti原子比的升高，σ相的平衡态摩尔百分数略微降低，η相析出摩尔分数大幅降低；Al/Ti原子比的提高均延长了σ、η相的孕育期，降低TTT曲线的"鼻尖"温度。在Al+Ti含量一定时，随着Al/Ti原子比值升高γ′相的摩尔分数先迅速增加，达到最高值后略微下降。随着Al+Ti含量的提高，γ′相摩尔分数的最高值由2.18%提高到19.77%。增加Al+Ti含量和Al/Ti原子比值都会降低合金中δ相析出量和γ/γ′的晶格错配度ε。在保持Al、Ti元素含量不变的条件下，增加Nb含量明显加剧了Inconel718合金中σ相和δ相的析出，但不会明显改变γ′相的摩尔分数或γ/γ′相错配度。　　在热力学计算基础上设计的三种合金的主要平衡析出相主要为γ′、δ、σ、MC、M23C6及α-Cr相。在 Inconel718合金和合金Ⅰ中均出现η相，而在合金Ⅱ和合金Ⅲ中的析出受到抑制，在600~1000℃计算温度区间内均不存在η相。在650℃时，随着Al/Ti原子比的提高，γ′相的质量分数由4.94%（合金Ⅰ）增加到13.5%（合金Ⅲ），同时δ相的质量分数由14.3%（合金Ⅰ）降低到10.7%（合金Ⅲ），而σ和α-Cr相的数量稍有增加。实验合金Ⅰ到Ⅲ，γ′相的开始析出温度由832.8℃提高到914.4℃，而δ相的开始析出温度由1044.5℃降低至1005.8℃。随着合金Al/Ti原子比和Al+Ti量增加，实验合金的抗拉强度、屈服强度和显微硬度均降低。　　Inconel718改型合金的铸态组织均呈典型树枝状结构，枝晶间组织主要由含有细小γ′相沉淀的黑色γ相+白色Laves相的共晶组织和少量孤立的M(C, N)相构成。随着Al/Ti原子比的增加，共晶Laves相形态由块状向筛网状转变，枝晶间组织中含有细小γ′相沉淀的黑色共晶γ相的数量明显增加，Laves相周围的针状的一次δ相和枝晶间γ″相析出减少。Al/Ti原子比的变化并不改变Inconel718合金的凝固次序。随着Al/Ti原子比的提高，Inconel718合金的液相线温度由1363.5℃（合金Ⅰ）降低至1358.7℃（合金Ⅲ），而Laves相初熔温度和MC相固溶温度变化不超过1.4℃。随着Al/Ti原子比值提高，正偏析元素Nb、Ti和Mo的偏析程度明显减轻。三种铸态 Inconel718改型合金的硬度随着 Al/Ti原子比提高而增加，合金Ⅲ硬度值达到了345HV，比Inconel718合金硬度提高了23.7%。　　标准热处理态的改型 Inconel718合金中均在晶界处观察到δ相，晶内析出了纳米尺寸的γ″+γ′强化相。随着Al/Ti原子比提高，晶界处δ相数量减少，形态由片状或棒状连续分布转变为颗粒状断续分布。随着 Al/Ti原子比从0.98增加至4.3，标准热处理态改型合金的硬度值由444.3HV降低至423.0HV。经760℃时效100h后，合金Ⅰ和Ⅱ中分离析出的球形γ′和盘片状γ″相已经长大粗化，γ″相长大粗化至120-250nm；而 Al/Ti原子比达到4.3的合金Ⅲ中强化相以γ″+γ′"包覆组织"形态析出，尺寸保持在30~60nm左右，大幅提高了组织稳定性。高温长期时效处理后，三种改型合金的硬度值较标准热处理态合金均下降，Al/Ti原子比为4.3的Inconel718合金获得了较原型Inconel718更高的硬化效应，硬度值下降最少，降幅为28.6%。　　标准热处理态的实验合金在750℃、850℃条件下的氧化动力学曲线都遵循抛物线规律。随着 Al/Ti原子比的增加，合金的平均氧化速率降低，氧化抗力增加。表面氧化膜的相构成为Cr2O3、NiCr2O4和NiO相。随着Al/Ti原子比的升高，氧化膜表面更为平坦、氧化物尺寸变小，氧化膜致密性提高、厚度变小。随着氧化温度的升高，表面氧化膜中团簇状形态氧化物明显粗化长大，Ni(Cr，Fe)2O4的尖晶石结构氧化物数量增加，厚度增大。850℃氧化的实验合金中均出现沿晶界内氧化现象，随着Al/Ti原子比的提高，合金内氧化区明显变小，同时内氧化物Al2O3的数量增多、尺寸减小。