以一种第四代镍基单晶高温合金为研究对象,采用变截面蠕变试样,在1100℃、43～96 MPa条件下进行200 h蠕变中断实验,利用SEM和TEM观察了微观组织演变规律,利用同步辐射高能XRD和EPMA分析了高温低应力条件下镍基单晶高温合金的蠕变组织演变.结果表明:随着应力的增大,镍基单晶高温合金的γ′相体积分数降低,筏化程度增大且筏排厚度下降,同时,γ相通道宽度逐渐增大,而γ/γ\'两相界面位错网间距逐渐减小.固溶强化元素Re、Mo和Cr等在γ相中的富集导致γ/γ\'两相错配度绝对值增大.蠕变过程中γ\'相体积分数降低和γ\'相筏排厚度减小显著降低了合金的强度.另外,位错在γ′相溶解所导致的弯曲相界处的塞积,使位错易于切入γ′相,也是镍基单晶高温合金室温硬度下降的重要原因.