单晶镍基高温合金应用于航空发动机涡轮叶片当中,服役温度可高达850至1100℃,其力学行为具有显著的温度和微结构相关性。本文采用FIB加工了[001]、[011]和[111]三个方向的单晶镍基高温合金微柱,并在20℃、150℃、300℃三个温度下进行了压缩测试和SEM观察。结果表明:对于[001]和[011]晶向,镍基高温合金通过八面体单滑移产生塑性变形,应变突跳非常明显;随着温度升高,灾难性破坏显著提前。对于[111]晶向,变形模式由单滑移转为如图1所示多滑移;随着温度的升高,变形模式由八面体滑移转为立方滑移;该晶向下宏观立方滑移由微观的zig-zag八面体滑移组成,与位错的热激活交滑移密切相关。可见,镍基高温合金晶体塑性本构中是否需要引入立方滑移值得商榷。由于[111]晶向独特的细观变形模式,图2所示应力—应变曲线中应变突跳显著降低,且未观察到最终的灾难性破坏。针对以上现象,本文在位错动力学软件中引入了位错—相界交互作用、热激活攀移和交滑移机制,在此基础上对不同晶向微柱的压缩行为进行了模拟,获得了相应的位错结构和位错密度演化信息,这为进一步基于位错机制的晶体塑性本构模型的建立奠定了基础。