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新一代高推重比航空发动机对高温合金零部件的力学性能、承温能力和使用寿命提出了更高的要求。K424合金作为一种高铝、钛，低密度型的镍基铸造高温合金，具有较高的高温强度和良好的工艺性，但是该合金塑性较低，铸态组织凝固偏析较为严重，组织稳定性较差，尤其在850℃左右长期使用时，有析出脆性TCP相的倾向，严重制约了其应用与发展。21世纪以来，相图计算方法的快速发展有力地促进了材料研究由经验设计向科学理性设计转变。为此，本课题采用相图计算与实验相结合的方法，研究了K424合金热力学平衡相的析出规律，综合考虑合金强度与组织稳定性，对合金成分进行了优化设计，并研究了熔体处理和热处理工艺对合金组织和性能的影响，主要研究成果如下： 采用热力学平衡相计算方法研究了沉淀强化元素和固溶强化元素含量对合金平衡相析出行为的影响，结合高温合金设计理论，获得了较优的成分范围（wt%）：Al5.1~5.3，Ti4.3~4.5，Cr9.0~9.5，Co13.0~14.0，W1.5~1.7， Mo2.7~2.9，实验测试结果表明该成分合金组织稳定性良好，975℃/196MPa条件下持久寿命达到75h。 熔体处理温度对合金凝固组织和力学性能具有显著影响。随着熔体处理温度的升高，MC型碳化物不断细化，分布更加弥散均匀，晶粒和二次枝晶间距减小，微观偏析得到改善；与常规熔炼工艺相比（1500~1550℃），经1600~1650℃熔体处理后合金塑性提高2~3倍，持久寿命提高20%以上。 K424合金铸态组织均匀性较差，且存在明显的枝晶偏析，初熔温度在1190~1200℃之间，采用1210℃/4h+AC标准热处理工艺会导致合金局部发生初熔。通过相图计算方法优选出1190℃/2h+1220℃/2h+AC两阶段固溶处理工艺，实验结果表明采用该工艺可以明显改善合金的组织、成分均匀性，提高合金的室温拉伸性能和持久性能。