本文研究了SRR99镍基单晶高温合金在不同温度下的高周疲劳行为、热疲劳行为以及拉伸各向异性行为。通过变形后的微观组织观察和断口分析，探讨了该合金失效和断裂的机制。　　 通过定向凝固的方法制备了<001>、<011>、<111>三个取向的合金棒。用光学显微镜对合金的凝固组织进行了观察表明，各个取向的单晶均以枝晶界面方式生长，晶体生长方式主要受择优生长方向控制，而热流方向对其影响较小。合金经过热处理后，可以消除枝晶间粗大的共晶组织，从而使合金的微观组织得到细化。　　 在700℃、760℃、850℃和900℃分别对<001>取向光滑和缺口试样进行高周疲劳实验。结果表明合金在760℃时的疲劳强度达到峰值，在850℃合金的缺口敏感性最高，当温度升高至900℃时缺口敏感性有所降低。断口观察表明疲劳试样在不同实验温度下具有不同的断裂特征，在700℃和760℃时，断口由疲劳源、裂纹扩展区和瞬断区所组成；在850℃和900℃时，断口主要呈解理断裂的特征。光滑试样疲劳断口上具有一个裂纹源，而缺口试样的断口具有多个裂纹源。对循环变形后试样的微观组织观察发现样品局部区域的γ形状发生了改变，并且γ尺寸减小，说明γ在循环加载过程中发生了溶解，而伴随着γ相的溶解，基体通道内γ形成元素的过饱和度增加，使得大量的球形二次γ在基体中析出。经过循环变形后的位错组态主要由在通道中运动的基体位错和界面位错网络组成。在应力幅较低时，试样中没有观察到位错剪切γ，而在较高的循环应力幅下，只有少量位错和不全位错剪切γ。在经过疲劳加载后，形成了具有高密度位错的滑移带，而滑移带的形成为疲劳裂纹的萌生和扩展提供了有利的条件。　　 对SRR99合金的热疲劳行为研究表明，上限温度对合金热疲劳性的影响较为明显。随着上限温度的升高，试样中裂纹萌生所需的循环次数缩短，并且裂纹的扩展速率增加，因此合金的热疲劳性能有所降低。在SRR99合金中，枝晶生长方向对于合金的热疲劳裂纹生长行为没有明显影响，这与裂纹在合金中的扩展机制有关。在实验过程中，疲劳裂纹扩展路径与枝晶生长方向呈一定的角度，并且穿过枝晶干和枝晶间区域。与其它合金的热疲劳裂纹扩展行为进行比较发现，SRR99合金的热疲劳性能要优于DZ-M002定向柱晶合金，但低于第二代单晶高温合金DD32。　　 对<001>、<011>和<111>取向的试样在不同温度下进行了瞬时拉伸实验，结果表明不同取向试样的屈服强度均随着实验温度的升高，先升高后降低，即存在一个峰值温度。不同取向试样的峰值温度相差不大，均在760℃到800℃之间。而在此温度范围内，合金的塑性最低。当温度高于760℃时，不同取向试样的延伸率和断面收缩率均随温度的升高而有所升高。在弹性变形阶段，不同取向试样具有不同的弹性模量，其中<001>取向试样的弹性模量最低，<111>取向试样的弹性模量最高，随着变形温度升高，各个取向试样的弹性模量均不断降低。在室温至760℃温度范围内，微观变形机制为位错对和位错环切割γ相，同时，还观察到了由于位错分解而形成的超点阵层错。在高于800℃时，位错主要以在基体通道中的滑移为主，并且在共格界面应力场的作用下形成了大量的界面位错。SRR99合金的屈服强度具有明显的取向依赖性，<001>取向试样的屈服强度和临界剪切应力(CRSS)最大，而<111>取向试样的CRSS最小。超点阵位错的交滑移是引起拉伸各向异性行为的原因之一。另外，SRR99合金错配度随温度的变化使得合金产生了反常的屈服应力变化。