高温合金涡轮叶片作为航空发动机和工业燃气轮机的关键部件,其性能与凝固组织密切相关。其中,显微疏松、取向偏差大、粗大组织等铸造缺陷会显著影响叶片性能。因此,控制高温合金定向凝固过程中的铸造缺陷,改善其凝固组织性能,对制备高冶金质量高温合金叶片具有非常重要的意义。本文围绕高温合金叶片制备过程中经常出现的铸造缺陷问题,以镍基高温合金DZ417G模拟叶片为研究对象,采用荧光检测、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)等检测手段和分析方法,研究了工艺参数和组合方式等因素对DZ417G定向高温合金叶片变截面铸造缺陷和显微组织的影响。主要结果如下：通过对不同工艺参数(浇注温度、抽拉速度)下模拟叶片变截面位置铸态缺陷和显微组织的定量统计发现,叶片变截面位置显微疏松含量在靠近中心圆柱侧比靠近炉壁侧高一个数量级。在1480～1580℃C的浇注温度范围内,随着浇注温度的升高,变截面靠近中心圆柱侧显微疏松含量先增加后减小,而变截面靠近炉壁侧显微疏松含量略微下降；变截面位置元素偏析程度先减小后增大,枝晶间距逐渐减小,γ/γ’共晶含量先增加后减小,碳化物形貌从小块状和细针状逐渐变为带有尖锐倒角的大块状,碳化物的尺寸先变大后减小；当浇注温度为1550℃C时,显微疏松含量、γ/γ’共晶含量最高,碳化物尺寸最大；当浇注温度在1520℃C时,在枝晶干和枝晶间的元素偏析程度最轻。在保持其他工艺参数不变的情况下,在1～10mm/min的抽拉速度范围内,随着抽拉速度的升高,变截面靠近中心圆柱侧显微疏松含量逐渐增加,而变截面靠近炉壁侧显微疏松含量逐渐下降；变截面位置元素偏析程度先增加后减小；枝晶间距逐渐减小,γ/γ’共晶含量逐渐下降,碳化物的形貌由大块状向细针片状转变,碳化物尺寸减小,碳化物含量下降；当拉速为10mm/min时变截面疏松含量最高,而枝晶干和枝晶间的元素偏析程度最低。叶片的生长方向对其显微组织具有一定的影响,通过对不同组合方式下模拟叶片变截面位置显微疏松的定量统计发现,当从榫头向叶身方向凝固(正长)变为从叶身向榫头方向凝固(倒长)时,模拟叶片变截面内侧的显微疏松含量下降,而变截面中部和外侧显微疏松含量变化不明显；组合方式由单层生长变为双层生长后,双层叶片变截面位置的显微疏松明显比单层叶片严重；组合方式由双层正长变为双层正长转900后,模拟叶片变截面显微疏松分布位置从原来的宽变截面内侧转移到窄变截面内侧,疏松分布面积减小,疏松含量减小。通过对不同工艺参数和组合方式下模拟叶片变截面位置的铸态缺陷的定量统计分析得到,适当提高叶片浇注温度(1480～1520℃),降低叶片抽拉速度(1～6mm/min),以及合理的叶片组合方式(正长转90°)均可以有效的减少模拟叶片变截面铸造缺陷的形成,提高叶片的冶金质量。