本文系统地研究了抗热腐蚀镍基单晶高温合金DD10的铸态组织、凝固顺序、热处理制度,以及合金典型的力学性能、抗氧化和抗热腐蚀性能。　　 利用液态金属冷却定向凝固工艺,研究了定向凝固速率对DD10合金的显微组织和典型持久性能的影响,发现在较宽的定向凝固抽拉速率范围内均可制备出DD10单晶,但拉速过快时会出现杂晶形核和长大。DD10单晶的一次枝晶间距、二次枝晶间距、共晶体积分数和尺寸随定向凝固抽拉速率的增加而减小。随着拉速的增加,合金的持久性能提高,持久过程中合金中未充分固溶的残余共晶附近容易萌生裂纹,因此需要优化热处理制度,使合金得到充分均匀化。　　 通过差热分析、水淬实验和铸态试样深腐蚀实验确定了DD10合金的凝固析出顺序。高温下,基体树枝晶首先凝固,随后碳化物,γ/γ′共晶,η相,硼化物相依次形成,温度进一步降低,在过饱和的Ni固溶体中会析出γ′相和σ相。分析发现在共晶形成以后,共晶前沿残留液体中Ti、Ta含量较高,从而诱发了η相生成,但仍然有极少量的残余液体存在。这些液体中富集Cr、Mo和W元素,它们可能与B原子结合生成硼化物；也可形成过饱和固溶体,在随后的冷却过程中析出σ相。　　 根据DD10合金中各相的凝固析出规律,制定了分级固溶热处理制度,依次固溶合金中的σ相、硼化物、η相和共晶,并采用1100℃/5h,AC+870℃/24h,AC两级时效制度,实现了合金较为充分的均匀化,得到了尺寸理想的立方状二次γ′相和球状三次γ′相。　　 DD10合金在温度为980～1030℃,应力为235～300MPa的条件下具有良好的持久性能。分析不同持久阶段中断样品的显微组织发现:持久初期,γ′相基本保持立方形态,位错通过交滑移或攀移越过γ′相；随着持久的进行,γ′相逐渐形成了垂直应力方向的粗化,少量位错以切入方式进入筏化的γ′相。合金断口中韧窝底部分布着微孔,断裂机制为微孔聚集型断裂。　　 DD10合金在室温、760℃和950℃的拉伸变形机制不同。室温拉伸以滑移为主要变形机制,a/2〈110〉方向的螺型位错多塞积于与滑移线平行或与略微有小角度的基体通道内。合金760℃拉伸时有多个滑移系先后开动,〈110〉滑移线与〈211〉层错存在交互作用。950℃拉伸时位错以绕过机制越过γ′粒子,或者以不全位错以切割γ′并生成层错的方式通过γ′粒子；两个不同〈211〉晶向的层错相交组成层错锁,提高了合金的变形抗力。　　 DD10合金具有较好的抗氧化和抗热腐蚀性能。合金在870℃、900℃、980℃和1000℃氧化时,氧化动力学曲线符合抛物线规律,氧化产物分为三层:外层主要由Cr2O3和TiO2组成,中间层是很薄的CrTaO4和Ta2O5,内层是连续的Al2O3。1100℃氧化动力学曲线偏离抛物线规律,生成了NiCr2O4,CoAl2O4,CoNiO2和Co2TiO4等尖晶石相。900℃涂盐(80wt.％Na2SO4+20wt.％KESO4)热腐蚀实验表明,合金抗热腐蚀性能略低于M38合金,热腐蚀200小时后,DD10合金表层热腐蚀产物主要为Cr2O3和TiO2,内层有硫化物生成。热腐蚀过程中存在着硫化一氧化反应,生成的氧化膜发生了碱性熔融。