镍基单晶高温合金由于其优异的高温力学性能,成为现代航空发动机关键部件的首选材料。在单晶涡轮叶片熔模铸造过程中,再结晶容易在固溶热处理时产生。再结晶的出现严重损害了单晶叶片的疲劳、蠕变及持久性能,因此必须选择合适的工艺参数或结构尺寸以避免再结晶的产生。本研究设计了一种接近实际单晶叶片的薄壁件模型,利用数值模拟与实验分析相结合的方法来研究结构尺寸对单晶高温合金再结晶的影响规律,具体研究结果如下:利用ProCAST有限元软件建立了单晶高温合金的温度场和弹塑性力学模型,成功模拟了单晶高温合金定向凝固过程中的塑性应变,并用于推测其再结晶倾向性。设计了接近实际单晶叶片的薄壁件模型进行模拟计算,模拟结果表明,单晶薄壁件叶身截面突变处是塑性应变较大的区域。设计了多组不同结构尺寸的再结晶试验件进行定向凝固和热处理实验,再结晶情况与模拟预测结果相吻合,证明该热弹塑性模型可以有效的预测单晶高温合金定向凝固过程中产生的塑性应变,是一种半定量化预测单晶高温合金再结晶的方法。随着叶身厚度的增加,再结晶程度总体呈减小趋势。其中叶身厚度从0.5 mm增大到1.2 mm的过程中,再结晶程度降低明显,叶身厚度从1.2 mm继续增加时,再结晶程度变化较为平缓。随着叶身倒角半径的增大,再结晶程度减小。对热处理后的合金进行组织观察,发现再结晶晶粒均是从叶身底部倒角处产生的,然后沿着竖直方向向上生长,生长方向会受叶身倒角半径的影响而有一定程度的倾斜。再结晶晶粒的分布并没有明显的择优取向,属于随机分布。