本文通过设计和制备一种含4%Ru的镍基单晶合金,并对其进行不同工艺热处理,蠕变性能测试、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)组织形貌观察、能谱仪(EDS)成分分析,研究了热处理工艺对合金中成分偏析程度的影响,以及含4%Ru单晶镍基合金在不同条件蠕变期间的变形和损伤特征,通过考察组织缺陷形态对合金组织演化和蠕变性能的影响,分析合金在蠕变期间裂纹萌生与扩展的特征。得出以下主要结论:在铸态合金中存在明显的成分偏析,Ta、Co、Al、Ru等元素主要偏聚于枝晶间区域,而元素W、Cr、Mo主要偏聚于枝晶干区域,其中,W、Mo为偏析系数最大的负偏析元素,Ru、Al为偏析系数最大的正偏析元素。合金经过完全热处理后,各元素在枝晶干/间的偏析程度明显降低,且随着固溶温度的提高,元素的偏析系数也随之降低,可见,合理的热处理工艺可提高合金中各元素的均匀化程度,改善合金的蠕变抗力。在980~1010℃温度区间含4%Ru的单晶镍基合金具有良好的蠕变抗力和较长的蠕变寿命;测算出合金在1070~1100℃、980~1010℃和760~780℃温度区间的稳态蠕变期间激活能分别为:Q=409.9 kJ/mol、Q=439.2kJ/mol和Q=467.3 kJ/mol。在蠕变初期,合金中??相沿着垂直于施加应力的方向形成筏状结构,合金在稳态蠕变期间的变形机制是位错在基体中滑移、攀移,并且剪切筏状??相;合金在蠕变后期的变形机制是位错在基体滑移和剪切进入筏状??相。蠕变期间,合金中筏状??相之间的基体通道可析出大量细小立方??相,随蠕变进行,细小??相逐渐长大,可有效阻碍位错运动,提高合金的蠕变抗力。组织缺陷对合金的蠕变寿命有巨大的破坏作用,在蠕变期间,在有裂纹孔洞与无裂纹孔洞周围具有不同的应力分布特点,与无裂纹孔洞相比,在有裂纹孔洞左右两侧的极点处产生更大的应力值,随着蠕变的进行,最大应力值不断增加,可促使裂纹易于沿垂直于应力轴方向扩展,是导致合金蠕变寿命较短的主要因素。