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超超临界（Ultra-supercritical简称USC）火力发电技术以其高效率和低污染的优势受到广泛应用和关注。超超临界火电机组的蒸汽参数（温度、压强）越高，其发电效率越高，同时煤耗污染也越少，当前，在美国、日本、欧盟和中国等国家的先进超超临界火电机组发展计划中，将蒸汽温度提高到700℃及以上，这使得机组锅炉内关键部件的服役环境更加恶劣，传统的火电用铁素体钢和奥氏体钢已无法满足服役要求而必须采用高温合金。Ni-Fe基高温合金GH984G以其优良的力学性能和抗腐蚀性能及经济性而被视为700℃等级先进超超临界（Advanced Ultra-supercritical简称A-USC）的候选材料之一。目前GH984G合金仍在进一步改进中。由于火电站建设中涉及大量焊接装配，因此在GH984G合金的研发过程中，需要进行与其配套Ni-Fe基焊接材料的研究工作。火电高温部件材料在服役过程中，面临的关键问题之一就是其高温力学性能以及高温服役过程中的组织和性能稳定性。焊缝金属的组织、力学性能及其长期组织性能稳定性都与焊材的合金成分密切相关。因而，系统研究合金成分对Ni-Fe基焊缝金属焊态和长期时效过程中的组织力学性能演变规律的影响，对700℃等级超超临界火电机组用焊接材料的合金成分设计及优化具有重要的理论指导意义，有利于推动超超临界机组高温部件材料的工程应用。本文围绕GH984G配套焊材的开发，研究了Ni-Fe基焊缝金属在焊态及长期热时效下，合金成分、微观组织、力学性能之间的内在联系。论文主要研究内容和结论包括: 系统研究了钨极氩弧焊制备的Ni-Fe基焊缝金属焊态和750℃/8h标准时效态的微观组织。研究结果表明，焊缝金属的柱状晶通过外延生长方式从底部贯穿整个焊缝向顶部生长，并逐渐向焊接方向弯曲，受择优生长机制影响，晶粒尺寸从底部到顶部逐渐变大。提高焊缝金属中的Mo、Nb含量，会降低焊缝金属的凝固点，改变焊接时的熔池形状，导致柱状晶由弯曲状转变为垂直于焊接方向向上生长。 Nb，Mo和Ti元素偏析于枝晶间区域，在枝晶间形成一次(Nb，Ti)C和TiN，Al元素无偏析倾向。(Al+Ti)、Cr和硼(B)含量的微调对Ni-Fe基焊缝金属的焊态组织无明显影响。经过750℃/8h的标准时效处理后，晶界析出颗粒状M23C6碳化物，基体开始析出弥散球状γ相。由于元素的偏析，枝晶间γ颗粒的数量明显大于枝晶干。 分析了Ni-Fe基焊缝金属的中温失塑现象，揭示了Mo元素对中温失塑现象的作用机制。结果表明，焊缝金属在700～750℃高温拉伸时，由于晶界弱化而发生晶界滑移，出现塑性低谷。析出相统计表明，提高Mo含量可提高焊缝金属中MX和Laves相数量，这些一次相可阻碍凝固晶界的迁移而形成弯曲晶界，弯曲晶界可有效抑制中温下的晶界滑移，从而提高中温塑性。 通过微观组织观察、X射线衍射（X-ray Diffraction，简称XRD）物相分析、高温拉伸和室温冲击实验，系统研究了(Al+Ti)和Cr含量对Ni-Fe基焊缝金属长期热时效组织性能稳定性的影响机制。实验结果发现，在650℃和700℃长期时效过程中，增加(Al+Ti)和Cr含量均会促进Ni-Fe基焊缝金属的枝晶间析出四方结构的σ相和体心立方结构的α-Cr相。σ相的大量析出消耗了基体Mo，Nb元素，同时，σ相促进包裹状γ相的形成，导致焊缝金属700℃强度降低。此外，σ相和α-Cr相的析出还为空洞形核和生长提供了质点，恶化塑性和韧性。晶界M23C6的粗化，也会造成了Ni-Fe基焊缝金属室温冲击韧性在长期时效过程中的恶化。γ颗粒的粗化速率随时效温度升高而升高。球状γ相的粗化符合LSW模型，Ni-Fe基焊缝金属中的γ颗粒的最佳半径在21～25nm之间，此时，焊缝金属能获得最大的抗拉强度。(Al+Ti)和Cr含量的微调对γ的粗化速率并无明显影响。 探索了B元素在Ni-Fe基焊缝金属中的存在形式随长期时效过程的转变规律，阐述了B对Ni-Fe基焊缝金属力学性能的影响机制。研究表明，在焊态和750℃/8h时效态下，B元素明显偏析于晶界，增加了晶界结合力，使焊缝金属在等强温度以上时的拉伸和蠕变塑性得到明显改善。在700℃的长期时效过程中，B的存在形式由晶界偏析向形成第二相转变，焊缝金属中析出M2B硼化物，使B对拉伸性能和蠕变性能的有利影响消失。