本文采用双籽晶法，通过定向凝固得到不同取向关系的镍基双晶高温合金。系统研究了不同取向关系双晶定向凝固过程中的竞争生长行为，以及具有不同角度晶界双晶的组织演化和持久性能。主要研究内容包括：　　 ⑴对一次枝晶共面的双晶竞争生长研究表明：高抽拉速率下，发散关系的双晶竞争生长结果都是择优取向枝晶淘汰非择优取向枝晶，而且晶界迁移是由择优取向的一次枝晶和二次枝晶共同作用得到的；汇聚关系的双晶竞争生长则是择优取向晶粒和非择优取向晶粒彼此抑制对方生长，晶界角度与择优取向晶粒角度密切相关。在低拉速的汇聚双晶竞争生长中，有两个因素影响竞争生长，分别为择优取向枝晶向非择优取向晶粒的水平生长分量和双晶之间凝固前沿的枝晶高度差。双晶枝晶高度差存在一个临界值，当大于临界值时，择优取向枝晶占竞争优势，择优取向枝晶向非择优取向晶粒的水平生长分量占主导作用。当小于这个临界值时，双晶枝晶高度差不足以维持择优取向枝晶的竞争优势，择优取向枝晶向非择优取向晶粒的水平生长分量作用下降。对不同抽拉速率的汇聚双晶竞争生长研究表明，择优取向晶粒竞争生长优势随抽拉速率增加而增加。　　 ⑵对一次枝晶方向平行生长方向的双晶竞争生长研究表明，二次枝晶方向的变化不会改变竞争结果，双晶保持共存，两个晶粒的二次枝晶在界面处可以生长到对方的晶粒内部，从而造成双晶界面的波动，且双晶竞争生长结果与抽拉速率关系不大。当一次枝晶方向异面且有一组二次枝晶取向相同的双晶竞争生长过程为三维竞争生长过程，晶粒竞争生长从3个方向同时进行。首先择优取向枝晶从背离非择优取向枝晶方向的模壳一侧通过二次枝晶向垂直原双晶晶界方向进行扩张，在已有扩张择优枝晶的基础上，择优取向枝晶向平行原来双晶界面方向生长。此外，枝晶在凝固方向上继续生长，从而择优取向晶粒呈螺旋状生长，淘汰非择优取向晶粒。此位相关系的双晶竞争生长与抽拉速率相关，随着抽拉速率的增加，择优取向晶粒淘汰非择优取向晶粒速率增加。　　 ⑶对不同晶界角度双晶的组织演化和持久性能研究表明：在铸态时，晶界处碳化物为MC型碳化物；经过标准热处理之后，部分MC碳化物转变为小颗粒状M6C和M23C6；热处理后随晶界角度的增加，碳化物的形貌并无特别规律。在高角度晶界处发现沿晶界γ’相的粗化现象，两个γ’通过晶界搭桥而合并长大；持久寿命与晶界角度关系密切，不论是在1000℃/200MPa还是800℃/750MPa条件下，按晶界角度划分，都可以分为三个阶段：在0-6℃区间，持久寿命基本保持一定范围不变；在6-20°区间，持久寿命急剧下降至0小时；当超过20°时，持久寿命保持0小时不变；显微组织分析表明，持久性能的急剧下降时由于晶界处存在的大量汉字体碳化物。虽然也存在少量的M6C和M23C6型碳化物，起到强化晶界作用，但是数量较小，影响不大。