本文研究了SRR99镍基单晶高温合金在不同温度下的持久蠕变各向异性行为以及热机械疲劳性能。通过断口分析和变形后的微观组织观察,探讨了该合金持久和蠕变性能的取向依赖性及[001]取向合金热机械疲劳损伤机理。　　 SRR99合金持久各向异性行为　　 测定了[001]、[011]和[111]取向合金在650℃～1040℃持久性能。结果表明[011]和[111]取向合金的持久强度明显低于[001]取向。选择760℃/790MPa和1040℃/165MPa为实验条件,对不同取向合金的持久性能开展进一步研究。760℃/790MPa时,持久各向异性显著,随着偏离[001]取向角度的增大,持久寿命降低,靠近[001]-[(1)11]边界的单晶的持久寿命要低于[001]-[011]边界的单晶,三个主取向持久寿命由高到低依次为:[001]＞[(1)11]＞[011]。随着温度的升高,持久各向异性降低。中温高应力条件下,三个主取向γ相筏化特征并不明显,断口观察表明三个主取向都为解理断裂；1040℃/165MPa时三个主取向γ相形成完善的筏形组织,三个主取向都为明显的微孔聚集型断裂。　　 位错组态观察表明:760℃/790MPa时,[001]取向合金变形机制为Orowan绕越机制,基体通道中{111}<110>位错滑移在γ/γ两相界面上形成位错网,引起应变硬化；[011]取向合金为{111}<112>位错剪切γ相控制,导致[011]取向持久性能变差；[(1)11]取向合金为{111)<110>位错共面滑移,不能产生加工硬化。1040℃/165MPa时,位错的攀移和交滑移成为变形的控制机制,三个主取向筏化的差异是其持久性能不同的主要因为。通过对不同取向单晶Orowan机制和位错切割机制开动时所需门槛应力大小的计算,结合不同滑移系Schmid因子分布图,描述了反极图三角形中不同取向持久性能的差异。　　 [011]和[111]取向合金蠕变性能　　 研究了SRR99合金[011]和[111]取向在700℃、900℃和1040℃的蠕变性能。结果表明,两个取向单晶的蠕变性能强烈地依赖于温度和应力水平。低温700℃时,[011]取向单晶变形机制为Orowan绕越和位错切割γ相；[111]取向主要为位错在基体通道中滑移。1040℃时,两个取向变形机制都为位错在热激活作用下进行交滑移和攀移;[111]取向由于在γ/γ两相界面上没有形成规则位错网,使得位错对切入γ相。　　 [001]取向合金热机械疲劳(TMF)性能　　 对[001]取向SRR99合金在600℃～900℃温度范围内正相位(IP)和反相位(OP)TMF性能进行了研究。与LCF性能相比较,无论是IP还是OP热机械疲劳均使寿命大大降低。不同相位对TMF性能产生不同的影响,当以机械应变幅作为参量时,在本实验所采用的应变幅范围内,IP的疲劳寿命高于OP；当以塑性应变幅作为纵轴参量时,这一趋势更加明显。在IP和OPTMF的高温半周,所有应变幅下都表现为初始循环软化；而在低温半周则表现为初始循环硬化的特征。　　 IP小应变幅下TMF试样为微孔聚集型断裂,裂纹萌生于试样表面,在氧化和蠕变联合作用下扩展,而随着机械应变幅增加,循环塑性变形引起的疲劳是IPTMF断裂的主要因为；OP条件下,疲劳裂纹主要产生于试样表面,并且在拉伸应力作用下快速扩展,此时氧化和蠕变作用并不明显,因此为应力控制的疲劳过程。由氧化、蠕变、疲劳及其交互作用导致不同相位热机械疲劳试样裂纹萌生和扩展机制的差异,是引起IP和OP热机械疲劳寿命差异的主要因为。