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镍基合金焊材是核电核岛主设备焊接制造中一种重要的连接材料，广泛应用于反应器和蒸汽发生器中关键部件的制造。焊接过程中镍基合金焊缝金属常出现失塑裂纹和点状缺陷。目前，对失塑裂纹的形成机制和点状缺陷产生的原因尚未形成统一认识，亦无良好的控制办法。因此，系统开展合金元素对镍基合金焊缝金属组织、缺陷和力学性能的影响，对优化合金成分和控制焊接缺陷具有重要意义。 本文从研究镍基合金焊缝金属失塑裂纹的形成机制及控制办法出发，设计制备了8种不同化学成分的镍基合金焊丝。系统研究了B、Ti和Nb对焊缝金属组织、缺陷和性能的影响。论文主要研究内容和结果包括: (1)依据Thermo-Calc计算结果，设计制备了8种不同成分的镍基合金焊丝，系统分析了镍基合金焊缝金属中失塑裂纹的形成特征。采用脉冲TIG焊接方法进行强拘束多层多道次焊接实验，对焊缝金属进行无损检测和解剖分析。结果表明，镍基合金焊缝金属晶粒粗大，易于形成失塑裂纹，裂纹尺寸小，不易检测。裂纹易在焊缝应力集中处的长直晶界上萌生和扩展。 (2)系统研究了B、Ti和Nb对镍基合金焊缝金属中失塑裂纹和点状缺陷的影响，发现Nb替代部分Ti可有效降低焊缝金属中两类缺陷的敏感性。采用二次离子质谱仪、电子探针、扫描电镜、透射电镜和光学显微镜分析了B、Ti和Nb在镍基合金焊缝金属中的分布，研究了合金元素对焊缝金属晶内析出相、晶界析出相和失塑裂纹的影响。实验结果发现，B会偏析于焊缝金属晶界，促进晶界M23C6的析出和失塑裂纹的形成。随焊缝金属中Ti含量增加，M23C6减少，失塑裂纹减少。但是随Ti含量增加，焊缝表面氧化物增多，焊缝金属中氧化物夹杂缺陷（点状缺陷）敏感性增加。随焊缝金属Nb含量增加，(Nb，Ti)C析出相增多，M23C6减少，失塑裂纹减少。 (3)采用拉伸和弯曲实验，研究了Ti和Nb对镍基合金焊缝金属力学性能的影响。焊缝金属中的失塑裂纹会减少试样拉伸过程的受力面积，在裂纹尖端引起应力集中，降低焊缝金属的强度和塑性。随Ti和Nb含量的增加，焊缝金属失塑裂纹减少，焊缝金属的强度和塑性同时增加。 (4)通过调整热处理工艺，制备了不同M23C6含量的样品。通过观察高温拉伸过程中镍基合金中晶界M23C6的演化，研究了M23C6对失塑裂纹敏感性的影响规律，揭示了失塑裂纹的形成机制。发现镍基合金在高温拉伸过程中存在失塑现象，在650℃～840℃出现塑性低谷。镍基合金晶内和晶界存在两个等强温度点TE1(650℃～810℃)和TE2(870℃～930℃)，当高温拉伸实验温度在TE1和TE2之间时，晶界强度低于晶内，易发生沿晶断裂，合金表现为低塑性。当高温拉伸实验温度低于TE1或高于TE2时，断口为韧窝型断裂，合金塑性良好。在中温区(TE1～TE2)镍基合金晶界上析出大量M23C6，增加合金沿晶断裂敏感性，易产生失塑裂纹。 (5)在实验室研究的基础上开展了镍基合金焊材小批量试制，并进行了现场焊接实验。焊缝金属各项力学性能指标（室温拉伸性能、350℃高温拉伸性能、室温冲击性能、弯曲性能）和晶间腐蚀性能符合使用性能要求。