与镍基单晶高温合金相比,新型γ’相强化Co-Al-W基单晶高温合金的初熔点较高,焊接性和抗热腐蚀性能优异,是航空发动机和地面燃气轮机中关键热端部件（单晶涡轮叶片）的重要候选材料。但Co-Al-W三元合金的γ’相的回溶温度较低,且γ/γ′双相区较狭窄。已有的研究表明,Ta和Ti元素可显著地提高Co-Al-W基合金的γ’相回溶温度,进而有效地提高了合金的高温蠕变性能。然而,Ta和Ti为较强的正偏析元素,凝固时Ta和Ti元素将显著地增大枝晶间析出相的形成倾向,进而增大了固溶处理的难度。同时,Ni的添加在提高γ’相的回溶温度的同时,有效地扩大了γ/γ′双相区,进而提高了Co-Al-W基单晶高温合金的成分设计空间。但值得注意的是,目前Ni元素的添加对Co-Al-W基单晶高温合金凝固行为的影响规律尚未明确。此外,抽拉速率对Co-Al-W基单晶高温合金的凝固行为影响规律的研究仍较少,尚未形成系统性的研究。综上所述,本文以Co-7Al-8W-1Ta-4Ti单晶高温合金为基础合金（记为Alloy 0Ni）,在100μm/s抽拉速率和170K/cm温度梯度的定向凝固工艺条件下,首先探究了添加20 at.%的Ni元素（记为Alloy 20Ni）对新型Co-Al-W基单晶高温合金凝固行为的影响,随后研究了抽拉速率（50μm/s～300μm/s）对Alloy 0Ni凝固行为的影响规律。本文的研究结果可为新型Co-Al-W基单晶高温合金的成分设计与定向凝固的工艺参数优化提供一定的参考依据。论文的主要研究结果如下:（1）Alloy 0Ni和Alloy 20Ni均具有典型的枝晶组织,但Ni的添加增大了Co-Al-W基单晶高温合金的平均液相扩散系数,导致Alloy 20Ni的一次枝晶间距大于Alloy 0Ni。同时,Alloy 0Ni的枝晶间析出相为（β+γ′）E共晶相和初生γ′相,而Alloy 20Ni的枝晶间析出相为初生γ′相。（2）铸态Alloy 0Ni和Alloy 20Ni中,Ni、Al、Ta和Ti元素均偏析于枝晶间区域,W元素偏析于枝晶干区域。同时,Ni的添加增大了Al和W元素的显微偏析倾向,并减轻了Ta元素的显微偏析倾向,但对Ti元素的显微偏析倾向的影响较小。（3）Ni的添加改变了合金的凝固路径,即Alloy 0Ni的凝固路径为:L→L1+γ→L2+γ′+γ→（β+γ′）E+γ′+γ,而Alloy 20Ni的凝固路径为:L→L1+γ→L2+γ′+γ。同时,Ni的添加对液相线温度和固相线温度的影响均较小。（4）随着抽拉速率的提高,Alloy 0Ni合金的一次和二次枝晶间距显著细化,且基于Kurz-Fisher方程的计算结果表明:Alloy 0Ni的平均液相扩散系数低于高Al/W比的Co Ni基单晶高温合金,与一代镍基单晶高温合金接近,但高于二代镍基单晶高温合金。（5）随着抽拉速率的提高,Alloy 0Ni合金中W、Ta和Ti元素的显微偏析程度和枝晶间析出相的体积分数均随着抽拉速率呈先升高（50μm/s～200μm/s）后降低（200μm/s～300μm/s）的趋势。（6）随着抽拉速率的提高,合金的固相线温度呈先降低（50μm/s～200μm/s）后基本不变（200μm/s～300μm/s）的趋势,但合金的液相线温度受抽拉速率的影响较小。同时,抽拉速率（50μm/s～300μm/s）并未改变Alloy 0Ni的凝固路径。