本文研究了热处理和长期时效对定向结晶DZ951镍基合金组织和性能的影响及DZ951合金的热疲劳性能。　　 固溶处理后随着冷却速率的增加，γ由立方形变成球形，尺寸减小。炉冷时，一个大的立方形γ相分解成八个小的立方形γ相。弹性能的降低是γ分解的驱动力。γ分解的临界尺寸约为1.2μ。高温时效温度升高，立方形γ尺寸增加，立方度降低。合理组合立方形和球形γ相的尺寸和体积分数，使DZ951合金在1100℃/60MPa下具有优异的持久性能。随着低温时效温度的增加，γ尺寸增加，形态由球形向立方形转变，在1100℃/60MPa的持久寿命随γ尺寸增大而增加。DZ951合金在1100℃/60MPa持久断裂后，断口表面有许多形态和尺寸大小不均的韧窝，显示韧性断裂特征。在持久变形中，在弹性能和外加应力的作用下，γ通过扩散形成垂直于应力轴的筏形组织。DZ951合金标准热处理工艺为：1220℃/4h，AC+1050℃/4h，AC+870℃/24h，AC。合金经热处理后，枝晶偏析减小；元素在γ和γ中的分布更加均匀；错配度降低；在1100℃/50MPa的持久性能以及在室温和800℃的拉伸性能得到较大提高。　　 随着时效温度和时间的增加，Nb在MC碳化物中的含量升高；γ粗化形筏，形筏的驱动力为弹性应变能和界面能的降低。γ长大遵循LSW粗化理论，长大激活能约为294kJ/mol。DZ951合金在900℃时效不同时间，在不同温度下屈服强度的变化趋势是相同的。随着温度的增加，屈服强度略有降低，这缘于少量位错剪切γ相。760℃有一峰值，这与γ相强度增加，合金具有均匀的变形以及位错与位错、位错与γ相之间的相互作用有关。以后随着温度的升高，屈服强度迅速下降，低的强度与合金在高温下形筏及其较低的γ强度有关。在900℃时效随着时间的增加，合金的屈服强度降低，延伸率升高。这与合金在长期时效过程中γ粗化形筏及其体积分数降低有关。随着时效温度的升高，DZ951合金在1100℃/50MPa和850℃/420MPa的持久寿命降低，延伸率升高。γ粗化形筏是合金持久寿命降低的主要原因。DZ951合金在1040℃/100MPa的蠕变曲线表现出三个阶段。蠕变过程中，形成完善的筏形和规则的位错网络使标准热处理合金具有低的稳态蠕变速率和较长的稳态蠕变时间。在1100℃时效500小时合金不均匀的变形导致小的蠕变寿命。标准热处理合金在850℃/400MPa蠕变过程中没有形成规则位错网络和完善筏形，依靠位错相互缠结来强化合金，使合金具有高的稳态蠕变速率和短的稳态蠕变时间。长期时效合金在850℃/400MPa蠕变过程中变形不均匀，导致合金的蠕变性能下降。　　 在热疲劳过程中，上限温度增加，合金的热疲劳性能降低。随着保温时间的增加，合金的热疲劳抗力增加。缺口半径增加，合金热疲劳性能提高。横向DZ951合金的热疲劳性能优于纵向DZ951合金。DZ951合金经热处理后热疲劳性能提高。有规则排列立方形γ相合金的热疲劳性能最佳。有两种不同形态和尺寸γ相合金的热疲劳性能稳定性较差。纵向DZ951合金热疲劳裂纹主要在碳化物处萌生和扩展。横向DZ951合金和热处理合金主要通过氧化产生孔洞，通过孔洞相互连接使裂纹萌生和扩展。DZ951合金热疲劳裂纹扩展具有一定的晶体学取向，沿{111}面<110>方向即与枝晶生长方向呈45°角扩展。DZ951合金在热疲劳过程中，γ在温度和内应力作用下形成垂直于枝晶生长方向的筏形组织。裂纹附近，塑性变形大，位错密度高。远离裂纹，位错以单个形式在基体通道中运动。温度较高时，γ强度降低，位错剪切γ相。