镍基变形高温合金由于其优异的性能广泛应用于航空发动机和工业燃机的涡轮盘上。镍基变形高温合金优异的性能主要来自于析出相γ的沉淀强化作用，因此γ相的成分、尺寸，形貌及分布状态对合金的性能具有重要影响。本文采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、差热分析法(DTA)、三维原子探针(3DAP)等手段研究了新型Ni-Co基变形高温合金中γ相沉淀析出规律及其在热处理过程中的形貌演化;研究γ相形貌及Co、Ti元素含量对合金力学性能及变形机制的影响。　　本文采用固溶中断冷却实验研究了连续冷却过程中γ的析出机制。通过三维原子探针分析了γ相的成分及γ/γ相界面特点。根据γ相形貌及其成分特点将γ相分为淬火γ相，初次冷却γ相，二次冷却γ相三类，并确定了每一类型γ相的析出过程及其析出机制。球形的淬火γ相主要是在直接水淬过程中或者是中断温度高于900℃时形成的;花状的初次冷却γ相是在缓慢冷却过程中当中断温度低于1100℃时形成，并在冷却过程中长大直到中断温度达到900℃时不再析出;二次冷却γ相是在初次冷却γ相停止析出后在初次γ相未触及的区域析出消耗初次冷却γ相所残余的过饱和度。根据γ/γ相界面处元素浓度梯度及γ相成分特征，确定γ相形成元素通过下坡扩散从γ基体向γ相扩散，这有力证明了γ相主要是通过经典形核的方式析出长大。水淬γ相之间所形成的颈区也进一步说明了γ相通过形核的方式析出并通过相互连接的方式长大。评价Al、Ti元素在不同γ相析出长大过程中的作用发现:Ti元素扩散控制初次冷却γ相的析出，而Al元素扩散控制初次冷却γ相的长大及二次冷却γ相的形核。随冷却速率降低，γ相形貌由球形向复杂形貌转变;当γ形核密度高时，γ相为规则形貌，当γ相形核密度低时，γ相呈现出复杂的不规则形貌;在时效过程中不规则形貌的γ相向规则形貌转变，并且时效后γ相最终形貌与起始形貌无关，只与时效温度有关。当形核密度较低时，基体一直处于过饱和状态，化学自由能Gv较高，此时扩散尖端效应主导γ相生长过程，促使γ相向复杂形貌生长;形核密度较高时，γ相析出过程消耗基体过饱和度，此时扩散毛细效应主导γ相的生长过程，促使γ相由复杂形貌向规则形貌转变。由于基体中的化学自由能在时效过程中降到最低，因此时效时主要是弹性畸变能E与表面能γ决定γ相的最终形貌。由于新型Ni-Co基高温合金中其错配度随温度升高而降低，因此在高温时弹性畸变能Es较低，为降低表面能高温时效后γ相呈球形;在低温时由于弹性畸变能较高，为降低弹性畸变能γ相呈方形;当弹性畸变能与表面能同时起作用时，γ呈现出带圆倒角的立方状形貌。　　本文研究了Co、Ti元素含量对U710合金组织性能的影响。研究结果表明:合金中加入Co、Ti元素后，γ/γ之间错配度增大，促使析出相γ相由球形向立方形转变。同时合金中添加Ti元素促进γ相向η相的转变，导致合金中η相体积分数随Ti含量增加而增加;当Co、Ti含量较高时，合金中形成(Ni，Co，Cr)3(Al，Ti)金属间化合物。Co、Ti元素加入合金后具有增加固溶强化的作用， Ti元素加入合金后进入γ相中取代Al元素的位置，增强γ相强化效果，有效提高合金的中温强度，同时降低合金的高温强度，扩大合金的加工窗。在合金中添加Co元素可有效降低合金的层错能，导致合金更容易以层错和孪生的方式变形提高合金的拉伸蠕变性能。通过研究新型Ni-Co基变形高温合金U710M在650-815℃温度区间内加载载荷在345-840MPa之间的蠕变变形机制得到以下结论:在温度较低或载荷较低的条件下，合金主要以位错切割γ相形成层错的方式变形;当蠕变温度在700-760℃时合金主要以位错切割γ相同时形成层错和孪晶的方式变形;随蠕变温度升高，合金中三次γ相部分溶解，促使γ基体通道变宽，在热激活作用下，位错通过绕过和攀移的方式绕过γ相。合金中显微组织对变形机制影响严重，改变热处理制度使合金中三次γ相体积分数降低，γ基体通道变宽后，位错主要以绕过γ相的方式运动，因此在γ/γ相界面处留下位错胞，促使合金延伸率提高，蠕变寿命降低。