DZ444是一种新型定向凝固抗热腐蚀高温合金,拟用于制造地面燃气轮机涡轮叶片。本文研究了该合金在铸态、热处理态以及长期时效过程中的微观组织与力学性能之间的关系。通过设计11种不同C、B、Cr、Al和Ti含量以及添加Zr和Y/Ce的合金,制定不同的热处理制度,系统研究了微量元素（C、Zr和Y/Ce）对合金组织与持久性能的影响、一种高B合金初熔行为及其与力学性能的关系、以及在长期时效过程中Al、Ti、Cr含量对合金组织演化和力学性能的影响。研究结果对定向凝固抗热腐蚀高温合金的成分设计提供有益的参考。C含量的增加或Zr的添加,铸态MC碳化物形貌并未发生改变;Y/Ce的添加使铸态MC碳化物形貌由块状转变为汉字状。与铸态相比,热处理后的MC碳化物形貌以及成分变化不大。γ/γ’共晶数量随C含量的增加而减少,但随Zr或Y/Ce的添加而增加。热处理后,γ’相形貌呈现双相分布,且二次立方状γ’相数量远大于三次球状γ’相。较多的MC碳化物和热处理后的残余γ/γ’共晶,导致了合金中二次立方状γ’相的体积分数减少,二次立方状γ’相的体积分数减少是合金持久性能下降的主要原因。此外,热处理后的汉字状MC碳化物和残余γ/γ’共晶对合金持久性能下降起了次要作用;二次立方状γ’相尺寸分布的均匀性某种程度上也影响着合金的持久寿命。三次球状γ’相在持久试验过程中溶于Y基体扩宽了 γ基体通道以及Zr阻止了晶界滑移和裂纹的产生,这两方面有利于改善合金的持久伸长率。在铸态高硼合金中,枝晶间包含大量γ/γ’共晶、MC碳化物以及由硼化物、Ni5Hf及η相组成的“团聚相”。在固溶处理期间,团聚相周围受硼化物显著影响的γ基体首先发生初熔。硼化物不是初熔的形核点,但是对初熔的形成具有关键作用。较高的硼含量,使得合金具有较低的初熔温度,介于1160～1170℃之间,明显低于正常合金。提升温度或延长保温时间,初熔现象变得更加严重。采用水淬方式,初熔倾向于凝固为典型的γ枝晶和大量细小的沉淀相颗粒,而采用空冷方式时,初熔依次凝固为团聚相、γ基体和γ/γ’共晶相,团聚相形貌与铸态时没有明显差异。固溶温度由1210℃提升到1230℃,初熔区域略微增大,而当温度达1250℃时,初熔区尺寸和体积分数剧烈增大,对合金高温力学性能造成严重损害。合金的高、低温时效对初熔组织影响不是很大。初熔区消耗了大量的固溶强化元素,同时初熔区内部易萌生大量微裂纹,从而使合金的高温拉伸性能稍有下降,持久性能显著降低。Cr含量的增加致使较多的Ti、Ta和W元素向枝晶间富集,且半径较大的W阻碍了Ti和Ta的扩散,从而导致了γ/γ’共晶形成元素的堆积,提高了γ/γ’共晶的含量,同时也使合金的电子空位数变大,增大了σ相析出的倾向性。残余γ/γ’共晶与γ基体的变形协调性较差,导致合金热处理后合金室温拉伸性能的波动;残余γ/γ’共晶的脆性以及它改变了γ’相筏形化方向、破坏了筏形化组织的连续性和少量的σ相析出,造成了热处理后合金的持久性能下降以及波动。Cr含量的增加促进了大量σ相析出,是导致合金长期时效后持久性能下降的主要原因。长期时效后,随着Cr含量的增加,圆方状γ’相以及相邻γ’相合并的数量增加,γ’相沿直线排列的倾向性降低,这在某种程度上也对持久性能的下降起了不利影响。γ/γ’之间错配度的变化恰好反应了γ’相形貌以及γ’相沿直线排列的倾向性的变化。γ’相形貌的演变伴随着错配密度的增加,结果也导致了合并的γ’相数量增加。Cr增加促进M23C6或M6C碳化物产生于初生MC碳化物分解区域。也就是说,Cr增加会促使初生MC碳化物退化,进而降低合金的持久性能。此外,Cr增加也促进M23C6和M6C沿晶界处形成,在某种程度上导致了半连续的碳化物链沿晶界产生,扩宽了晶界且促使裂纹在晶界处产生,有害于合金的持久性能。增加Al、Ti含量,提高热处理后合金的γ’相的数量,进而改善其力学性能。大量的Al、Ti含量也导致了热处理后较多的残余γ/γ’共晶的存在,且残余γ/γ’共晶造成了合金的室温拉伸、持久性能的波动性。优化热处理制度后,γ/γ’共晶得到了更大限度的溶解,增加了γ’相的数量;也减弱W、Mo和Ta等难熔元素的偏析,使组织更趋于均匀化,提高了合金的持久性能。Al、Ti含量改变合金的电子空位数,且具有较大的电子空位数的合金容易析出σ相。