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单晶高温合金具有耐高温、耐腐蚀、抗蠕变性能高等优势，在航空动力、能源、冶金等军用或民用领域都有着广泛的应用。因而研究单晶的制备工艺及其组织结构具有很重要的意义。 基于以上认识，本研究工作以镍基高温合金CMSX-6为研究对象，首先利用VDF-10真空感应定向凝固炉，采用HRS定向凝固法，铸造得到定向棒，对其组织进行研究，并研究主要工艺参数抽拉速率对CMSX-6合金定向柱晶组织形成的影响规律;然后进一步优化工艺，制备定向凝固选晶棒，对其组织进行分析，并研究主要工艺参数浇注温度对CMSX-6合金选晶组织形成的影响规律;然后再进一步优化工艺，制备得到单晶叶片，并对其组织进行表征。本论文的主要研究结果如下: 基于定向凝固快速凝固HRS技术，其他工艺参数相同的条件下，以不同的抽拉速率(2.0mm/min、2.5mm/min、3.0mm/min、3.5mm/min、4.0mm/min、4.5mm/min)，分别制备定向棒。结果表明:不同的抽拉速率条件下，柱晶组织均以枝晶形态生长;随着抽拉速率的增加，CMSX-6合金的凝固界面由粗枝状组织逐渐向细枝状组织演变;枝晶干和枝晶间的γ相尺寸减小，γ相的形状越来越趋向于规则的立方体形状;（γ+γ）共晶组织尺寸逐渐变小分布更加均匀，但含量减少;一次枝晶间距逐渐减小，二次枝晶臂间距也逐渐减小;另外，Al、Mo、Ta的偏析程度减轻，但Ti的偏析比变化规律不明显。 基于定向柱晶的制备技术，以不同的浇注温度(1500℃，1550℃)，抽拉速率为3.0mm/min，其他工艺条件不变，分别制备选晶棒。结果表明:随着浇注温度的升高，CMSX-6合金选晶棒组织中一次枝晶间距稍有降低;枝晶干与枝晶间γ相尺寸略有减小;(γ+γ）共晶相尺寸变化不大，但共晶含量稍有降低;选晶棒中主要缺陷如微孔、缩孔减少，缺陷尺寸变小;另外，根据高温拉伸实验结果可知，较高浇注温度下获得的选晶棒，高温抗拉伸性能较好;选晶棒的高温拉伸性能明显比定向棒的好。 基于定向柱晶棒和选晶棒的制备技术，进一步优化工艺，抽拉速率为3.0mm/min、浇注温度为1550℃，其他工艺条件不变，制备单晶叶片。结果表明:单晶叶片组织中枝晶排列十分规则，且分布均匀;枝晶间的共晶组织呈均匀而间断式分布;枝晶干处和枝晶间处的γ相均变得细小，排列十分规则，分布很均匀;通过电子背散射衍射图可知，CMSX-6合金选晶叶片的晶粒生长最优位向为<001>;且经固溶时效热处理之后，γ相的尺寸分布范围更小。