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在镍基单晶高温合金叶片的生产和服役过程中,存在大量因素引入残余应力,其与外载应力叠加作用将对材料的组织与性能产生重要影响。目前,对单晶高温合金中残余应力大部分都是通过有限元数值模拟和汇聚束电子衍射进行研究,而在多晶材料中被广泛应用的X射线衍射(XRD)和中子衍射方法却未被广泛应用。本文主要通过XRD对具有不同取向的镍基单晶高温合金中的残余应力进行测试和研究。首先,根据晶体晶面衍射原理,利用X射线衍射仪上测试样得[001]的方位角为(ψ0，Φ0),根据(ψo,Φ0)调整试样位置,确定所需要晶面。然后,将不同取向的三组(1#,2＃,3＃)镍基单晶高温合金在220MPa/1000℃条件下拉伸蠕变,通过SEM观察拉伸蠕变变形后样品的微观组织形貌,可以看到γ’相定向粗化而形成的扁平状的筏化组织。由于三个样品分别偏离[001]方向0°,10°,18°,所以筏化组织生长的方向也有区别,1#样品γ’相筏化组织垂直于应力加载方向,2#样品和3#样品的γ’相筏化组织分别与垂直于应力加载方向成约10°和18°。筏化组织形成于蠕变变形稳态发展阶段的早期,扁平状的γ’相筏化组织有效地提高了镍基单晶的高温合金抵抗高温变形的能力。筏化组织不是很稳定的,当蠕变进行到后期,合金内部残余应力不断积累,导致合金迅速断裂,规则的扁平状筏化组织被严重破坏。根据XRD分析可知：从蠕变开始到样品断裂过程中,三个不同取向样品的宏观主应力总体变化趋势是由蠕变开始的拉应力到样品断裂时的压应力。拉伸到断裂时1#样品和2#样品压应力σ11相近,3#样品压应力较小。这一结果与本实验样品断裂寿命长短正好吻合,1#样品和2#样品寿命较短,分别为3533h和36.52h,其残余压应力也较大；3#样品残余压应力较小,寿命也最长,为39.37h。一般情况下,镍基单晶高温合金的<001>方向具有最好的综合性能,偏离<001>方向越远,综合性能越差。而本实验结果正好与其相反,究其原因,可能是由于单晶制备成份和热处理工艺影响了材料的性能,同时XRD应力分析表明,蠕变断裂时,3#样品的σ22仍为拉应力状态,而1#样品和2#样品的σ22已转变为压应力状态,这也可能三个样品蠕变寿命差异的原因。