先进航空发动机推重比和热效率的不断提升,对发动机关键热端部件所用材料的承温能力和高温服役稳定性提出了更高的要求。以国内航空发动机斜支板承力框架为例,该部件面临着现役材料承温能力不足以及引进国外材料制备困难等难题,为此,中国科学院金属研究所研发了一种承温能力达到750℃的镍基铸造高温合金K4750。由于部件需要长时间承受高温、复杂应力的交互作用,K4750合金必须兼具优异的高温强度和长期使用性能稳定性,但前期研究表明,该合金在750℃时效3000 h后,组织发生退化,持久性能大幅下降,且持久断裂方式以沿晶断裂为主。本论文针对K4750合金长期时效后组织退化和晶界弱化等问题,利用B、C提高晶界强度及Co提高组织稳定性的潜在优势,研究B、C、Co对合金组织性能的影响,阐明这三种关键元素在K4750合金中的作用机理,提出B、C、Co元素的合理控制范围,为获得综合性能优异的合金提供可靠依据。系统研究了 B对K4750合金组织和性能的影响。发现加B合金的铸态组织中析出了 M5B3硼化物,且B含量增加促进M5B3的析出及其形态由层片状向长条状的转变。热处理后,随B含量由0→0.010 wt.%→0.014 wt.%,K4750合金组织中M23C6碳化物的形态从连续状转变为颗粒状再转变到链状,合金的持久寿命由89 h增至190 h又降为135 h,延伸率由7%增至23%又降为16%,这主要与B在合金中的赋存状态有关。0B合金中,晶界处连续状的M23C6碳化物促进沿晶微裂纹的萌生;0.010B合金中B主要偏聚于晶界,填充晶格缺陷,阻碍晶界迁移和元素扩散,可以提高晶界结合力、优化M23C6碳化物的形态和分布特征,抑制微孔形成和微裂纹扩展;0.014B合金中,硼化物沿晶界析出和长大,使得晶界M23C6碳化物的密度增加而呈链状分布,对性能的改善作用减弱。800℃时效1000 h后,0.010B合金中B主要偏聚于晶界,延缓了 M23C6碳化物的聚合及其附近η相的析出,提高了晶界组织的稳定性,合金的持久性能得以改善。研究了 C对K4750合金组织和性能的影响。发现合金的凝固路径不随C含量增加而改变,但随C含量增加,合金的液相线温度降低,固相线温度升高,MC碳化物析出温度升高。当C含量由0.07 wt.%→0.10 wt.%→0.12 wt.%,MC、M23C6碳化物的尺寸和数量逐渐增加,形态也发生改变;晶粒尺寸逐渐减小。0.07C、0.10C和0.12C合金的持久寿命分别是162 h、222 h和184 h,延伸率分别是5%、12%和10%,合金持久性能的差异与碳化物的特征有关。0.07C合金中碳化物相对较少,对晶界的钉扎作用有限,高温下晶界易发生滑移变形;0.10C合金中碳化物的适量增加可以有效钉扎晶界、抑制微孔的形成和连接,使得合金的持久性能得以改善;0.12C合金中碳化物尺寸和数量进一步增加,促进沿晶微裂纹的萌生和扩展,加速合金的失效断裂。研究了 Co对K4750合金组织和性能的影响。发现4 wt.%的Co添加可以提高γ’相和MC碳化物中的Ti、Nb含量,特别是Nb,这与Co降低Ti、Nb在γ基体中的固溶度有关。γ’相中Ti、Nb含量的增加可以提高γ’相的沉淀强化效果,使K4750合金的持久寿命由155 h增加到251 h。750℃时效3000 h后,发现4Co合金中γ’相和MC碳化物的稳定性均较好,不仅可以保证γ’相的沉淀强化效果,还降低了微裂纹的萌生倾向,使合金（189 h）的持久寿命显著高于0Co合金（45 h）。本论文的研究,不仅为K4750合金中B、C、Co元素的含量优化和服役稳定性改善提供了重要的理论依据,而且拓展了对镍基高温合金中B、C、Co元素作用机理的认识。