本文设计和制备一种含6%Re和5%Ru的第5代单晶镍基高温合金,通过拉伸性能测试、蠕变性能测试、组织形貌观察、位错的衍衬分析、电子探针和原子探针元素分析研究了热处理对合金的元素偏析、γ’相尺寸及蠕变性能的影响;研究了合金在不同温度的拉伸行为及变形机制;研究了不同温度/应力下的蠕变行为及变形和损伤机制;研究了高温蠕变对元素在γ/γ’两相浓度分布的影响。结果表明,该合金在铸态下枝晶干和枝晶间存在明显的成分偏析,完全热处理后,合金中各元素在枝晶干和枝晶间的偏析程度明显降低。一次时效温度由1150℃提高至1180℃,可使γ’相的尺寸由 0.35 μm 增大到 0.4 μm,合金在 780℃/880 MPa 和 1120℃/165 MPa条件下的蠕变寿命得到明显增加。不同温度的拉伸试验表明该合金在900℃屈服强度达到峰值（896.6 MPa）。此时,合金的变形机制主要以超位错剪切γ’相为主,剪切进入γ’相的超位错可由{111}面交滑移至{100}面,形成K-W锁或K-W锁+APB的位错组态。该合金超高温（1160-1180℃）/低应力（110-130 MPa）蠕变初期,多组位错在基体中滑移相遇,发生反应形成位错网,并依附于筏状γ/γ’两相界面。γ/γ’两相界面的位错网可改变位错原来的运动方向,对位错运动起到阻碍作用,使合金在稳态蠕变期间的应变速率维持在较低水平。合金中高浓度的Ru与Re、W的相互作用使较多Re、W原子溶入γ’相,可延缓元素扩散和阻碍位错运动,导致合金在1160℃超高温蠕变后期仍可保留高数量的K-W锁,有助于降低超高温蠕变后期的应变速率。超高温蠕变后期,切入γ’相位错的双取向滑移致使筏状γ’相扭曲,扭曲筏状γ/γ’两相顶端界面发生裂纹的萌生与扩展是合金在超高温蠕变期间的损伤与断裂机制。该合金在高温（1100-1140℃）/较低应力（165-195MPa）蠕变条件下,稳态蠕变阶段的变形机制是位错在基体中滑移和攀移越过筏状γ’相。1120℃/165 MPa蠕变过程中,在γ/γ’两相错配应力及拉应力的作用下,位错网的演化过程为:原生位错→60°混合位错→＜110＞型位错网→＜110＞/＜100＞型混合位错网→＜100＞型位错网。稳定致密的位错网结构可以有效阻止位错在基体通道中的运动,从而提高蠕变第二阶段寿命。原子探针测定结果表明:1120℃/165 MPa条件下的高温蠕变可改变合金γ/γ’两相界面的形状、过渡区域宽度及浓度梯度。高温蠕变期间排出γ’相的Re、Ru、W和Mo等原子富集于γ基体中近γ/γ’界面一侧,并且在γ/γ’两相过渡区域附近靠近γ基体一侧存在Re、Ru原子团簇。中温（780-820℃）/高应力（860-890MPa）蠕变条件下,合金在稳态蠕变阶段的变形机制是位错在γ基体中滑移和剪切γ’相。剪切进入γ’相的位错以在{111}面发生分解形成不全位错+层错的变形机制为主;以从{111}面交滑移至{100}面,形成K-W锁或K-W锁+APB的变形机制为辅。两种变形机制形成的位错组态均可对位错的滑移和交滑移起到抑制作用,提高合金蠕变抗力。蠕变后期,合金的主、次滑移系依次开动可导致裂纹萌生并沿着与应力轴垂直的方向在γ基体相中传播与扩展。