在合金凝固过程中施加电流能有效改变凝固组织和成分偏析而日益引起人们的关注。但前期工作多集中于研究二元合金的电流凝固组织，而电流凝固制备高温合金尚处于探索阶段。本文在一种镍基单晶高温合金定向凝固过程中施加直流电流，考察了电流对凝固组织、成分偏析和力学性能的影响，并分别对电流下定向凝固温度场、凝固组织以及γ相析出动力学过程进行了数值计算和模拟，取得以下研究结果：　　 直流电流可提高凝固界面处的温度梯度；随着电流的增大，一次枝晶间距减小；枝晶间γ相尺寸减小；γ/γ共晶组织和亚晶界含量变少；合金元素微观偏析减轻；铸态下室温屈服强度和高温持久性能显著提高，热处理后的室温拉伸、高温拉伸及高温持久性能均有所提高。　　 电流凝固的单晶高温合金中枝晶间距减小有两个原因：(a)焦耳热作用引起界面温度梯度上升；(b)电迁移作用导致结晶温度间隔△T0减小；熔体中离子电迁移能力除了与价电子数等因素有关外，还与离子质量相关，可用wt/Z*作为电迁移能力的评价参数。当电迁移方向与元素化学势扩散方向相反时，可减轻微观偏析。电流作用下界面电势引起界面跃迁势垒变化，从而对溶质有效分配系数产生影响；而共晶、亚晶界以及γ相的变化是由于成分偏析减轻所致。　　 建立了直流电流作用下枝晶生长的CA-FD模型，模拟了焦耳热、电迁移和电磁对流等因素对枝晶生长的影响。模拟结果表明，电流产生焦耳热能减缓枝晶生长，但对溶质浓度分布无明显影响。正向电迁移减缓枝晶生长速度，并减轻枝晶的微观偏析。当合金在较低速度下以平面-胞晶混合形态定向凝固时，焦耳热和正向电迁移均引起界面向平界面转变；当凝固速度较高，界面以粗大枝晶形式凝固时，焦耳热促进界面宏观平直，正向电迁移促进二次枝晶臂粗化；当界面为间距较小的枝晶形态时，焦耳热和正向电迁移均减小枝晶间距，同时促使界面向胞晶转变。逆向电迁移对凝固组织与偏析的影响与正向电迁移相反；直流电流作用下产生的电磁力引起熔体流动，可导致枝晶生长速度加快；　　 建立了电流作用下γ相析出的相场模型，对γ相析出过程中驱动力和颗粒尺寸、数目及体积分数的变化进行了计算；计算结果表明，γ相与基体间的错配度越大，γ相粗化速度越小，其平衡体积分数也越小；溶质浓度较大时，过饱和固溶体中化学自由能越高，γ相粗化较快，体积分数较大；与无电流作用相比，电流作用下，γ相长大速度较快，析出体积分数增加。