镍基单晶高温合金具有优良的高温机械性能,是先进航空发动机制备过程中不可或缺的高温结构材料。但是,随着单晶叶片结构更加复杂及难熔元素添加量的增加,在单晶铸件的制备过程中,小角度晶界等凝固缺陷的形成倾向有所增大,导致单晶成品率下降,因此,关于定向凝固过程中铸造缺陷的研究引起研究者们的广泛关注。其中,叶片平台处形核杂晶的研究比较充分,但尚未对平台内小角度晶界的形成展开系统研究。以往关于小角度晶界的形成机制的研究认为:如果枝晶在分枝生长过程中发生取向偏离,再次汇聚的界面处就会形成小角度晶界缺陷,并认为取向偏离是由枝晶变形引起的,而关于枝晶变形的根源则没有一致结论。另外,对于双联导叶、喷嘴导叶及引晶杆技术等具有对接结构的铸件,由于其独特的几何结构,更容易产生小角度晶界缺陷,但关于不同凝固条件下对接平台内的枝晶生长演化及缺陷形成尚不清楚,平台内形成小角度晶界的主导因素还不明确。基于上述问题,本文设计了具有对接结构的铸型,在不同凝固条件下制备了单晶铸件试样,通过金相和EBSD技术对平台内横、纵截面的枝晶组织及取向演化进行表征,并利用ProCAST关于温度场和应力场的模拟结果,对平台内的小角度晶界形成机制及主导因素进行分析,在此基础上,就不同因素对平台内小角度晶界形成的影响做了深入详尽的研究。得出如下主要结论:（1）通过有限元模拟软件ProCAST实现了定向凝固过程中对接平台内温度场和应力场的模拟。温度场结果表明:平台两侧与平台中间位置的温度场分布差异很大,尤其是温度梯度、冷却速率及凝固速率等存在明显不同。应力场结果表明:定向凝固过程中,平台内应力场分布是不断变化的,可能影响枝晶生长的应力区主要有两处:一处是容易应力集中的平台截面扩展区,另一处则是平台中间区域的下侧。（2）研究了不同抽拉速率下对接平台的枝晶生长特征。发现其枝晶的生长形态主要包括两个区域:一个是原始枝晶生长区,另一个是二次枝晶的侧向生长区。随着抽拉速率的增大,侧向生长会愈发严重;在侧向生长区,发达二次枝可能因取向偏离而导致小角度晶界;当抽拉速率超过100μm/s,平台中间位置会因溶质富集而出现局部枝晶熔断。（3）研究了平台内小角度晶界的取向特征与凝固参数的影响。发现不同抽拉速率条件下对接平台内会形成四种不同类型的小角度晶界。当抽拉速率较低（V=60μm/s）时,平台内纵截面内的小角度晶界主要是由两侧原始枝晶的取向波动引起的,晶界角度较小;抽拉速率较高（V=150μm/s）时,平台纵截面下侧发达的二次枝晶受收缩应力作用而发生变形,最终导致汇聚界面处出现小角度晶界,其晶界角度与枝晶的变形程度有关,变形区枝晶的取向偏离会累积;当平台内存在熔断现象时,极少数的熔断枝晶可以继续长大并导致小角度晶界,晶界角度较小;另外,当平台内的二次枝晶发生严重的侧向生长时,受温度场和应力场的作用,二次枝晶发生局部的取向偏离,并导致横截面内纵横交错的小角度晶界,但二次枝的取向偏离无累积。（4）采用“引晶+选晶”技术控制一次枝和二次枝取向,并研究了小角度晶界特征。发现抽拉速率较低（V=60μm/s）时,良好的一次枝取向并不能避免取向波动及由此导致的小角度晶界;抽拉速率较大（V=150μm/s）时,平台纵截面内二次枝变形导致的小角度晶界主要受一次枝取向θ1影响,θ1=0°时,平台下侧二次枝易受收缩应力影响而变形并导致小角度晶界,随θ1增大,二次枝受应力作用减弱,晶界角度减小;而平台横截面内的小角度晶界主要受二次枝取向θ2影响,θ2=0°时,平台横截面内只形成亚晶界,随θ2增大,枝晶的生长轨迹复杂且有序性差,形成横向小角度晶界的倾向增大。（5）发现了对接平台内的条纹晶缺陷并提出了其形成机制。对接平台的条纹晶是由枝晶变形引发的,平台截面扩展区为应力集中区,二次枝晶在该处受到收缩应力的作用发生变形,之后与周围的基体枝晶竞争生长,具有竞争优势的变形枝晶可以不被淘汰,当同时处于有利的局部温度场环境且具备充足的三维生长空间时,被保留下来的变形枝晶就可以继续生长,并最终长入平台形成条纹晶缺陷。