随着汽车工业中节能减排标准的不断提高,汽车排气系统热端需要承受越来越高的温度,未来汽车排气系统热端使用温度将突破1000℃。因此,设计新型的热端材料、提高其抗高温氧化性能以应对更高温度下的高温氧化腐蚀,是目前汽车材料研发工作中的主要内容。在此背景下,本文拟通过向现有444型铁素体不锈钢中添加不同含量和种类的合金元素Ce和W来考察其对热端材料抗高温循环氧化行为的影响,在此基础上利用热力学模拟计算对新型铁素体不锈钢的合金成分进行设计和优化。论文主要研究内容和结果如下:（1）通过对几种含有Ce和W的铁素体不锈钢材料开展高温循环氧化实验,获得各种成分的试验用钢在1050℃下的循环氧化动力学曲线。结果表明,稀土元素Ce的添加能够显著提高材料的抗氧化性能。随着高温循环氧化次数的提高,材料的单位面积增重速率逐渐降低。W元素的添加也影响材料的抗高温循环氧化能力,当W元素含量较低时,其抗氧化性能会得到进一步增强,但是当W的添加超过一定量后,材料的抗氧化性能随着循环氧化次数的增加反而会出现恶化。（2）观察了不同成分的铁素体不锈钢材料在1050℃下不同次数的高温循环氧化后的氧化层表面形貌,对其氧化产物及其与基体的结合状态进行了分析。结果表明,稀土元素Ce有助于形成更加细致的表面氧化层,该氧化层可以保证在较长的时间内不发生严重剥落。W元素的添加改变了氧化层中的主要氧化物结构,少量W的添加可以增强表面氧化层与基体的结合力;但是,W的添加超过一定量时,其氧化层容易开裂、剥落,难以对基体形成持续、稳定的保护。（3）对1050℃下不同次数的高温循环氧化层的截面形貌进行观察和分析,发现稀土元素Ce和元素W可以影响铁素体不锈钢中Laves相的析出位置和形态。这种影响将有利于消除和修复氧化层与基体之间的缺陷,从而改变氧化层中各种元素的分布。（4）利用热力学软件模拟计算了材料的相图、析出相和各种性能,提出向现有444型铁素体不锈钢中添加一定量的Ce和W元素替代原有Mo元素的方案,并在此基础上优化计算了材料的化学成分。结果发现,适量W元素取代Mo元素可以进一步提高材料的高温性能,W元素的合适添加量为0.4%～0.5%。