镍基单晶高温合金是一种重要的结构材料,广泛应用于航空发动机热端部件制造,尤其是涡轮叶片。单晶高温合金尽管采用先进的制备工艺和热处理工艺,消除了晶界,高温性能大幅提高,但是高温合金中仍存在不同程度的显微疏松、固溶微孔缺陷。微观孔洞使得基体的连续性遭到破坏,在加载过程中,很容易造成应力集中,会对高温合金的力学性能和使用寿命产生严重危害。因此急需开展单晶合金中微观孔洞的形成机理及控制方法研究,为实现优质单晶高温合金叶片制备进行技术储备。本课题以我国自主研发的一种含2%Re的第二代单晶高温合金为研究对象,运用快速凝固法制备单晶高温合金试棒,研究抽拉速率对单晶凝固组织的影响规律,抽拉速率选了三种,分别为30μm/s、80μm/s和150μm/s。随后进行高温固溶,研究固溶温度、时间对固溶微孔及合金元素偏析的影响规律。接着开展标准热处理及长期时效,研究长期时效温度对组织稳定性的影响。最后进行热等静压,高温低周疲劳,分析热处理、等静压制度对合金组织尤其是疲劳性能的影响规律,力图为该合金的应用提供技术支持。主要结论如下:(1)随着抽拉速度增加,一、二次枝晶间距减小,显微疏松先降低后升高,共晶含量增加,主要元素的偏析加剧,γ′相的尺寸减小。中等抽拉速率下与(001)取向偏离达到4°,合金取向较好。合金的固液相线随抽拉速度无明显变化。(2)固溶处理可显著改变合金元素的偏析情况,共晶基本消失。高温固溶后,主要元素的偏析比相近,随固溶时间延长,固溶微孔显著增多,经过1320℃/6h处理后,孔洞含量可达0.46%,比铸态高一个数量级。(3)热等静压明显降低铸态组织中的显微疏松及共晶含量,热等静压后,γ′相尺寸增加,立方化程度降低,γ基体通道变宽。在热等静压过程中伴随着碳化物的形成,降低合金的硬度。(4)980℃下长期时效组织发生粗化,1050℃下长期时效会产生大量TCP相,严重损害组织稳定性。(5)热等静压+标准热处理会降低DD6的高温低周疲劳性能,主要是由于碳化物析出、再结晶及局部初熔。