近年来,Ni3Al基单晶高温合金是一种新型的成本低,高温性能优异的航空发动机涡轮叶片材料。Ni3Al基单晶高温合金涡轮叶片在长期使用过程中受到高温和复杂应力的影响,晶体取向的偏差会对合金寿命产生极大的影响,因此有必要研究晶体取向对合金微观组织和力学性能的影响。本文通过对两种取向（[001]和[111]）合金进行铸态、热处理态组织形貌观察,对两种取向合金的拉伸性能和持久性能进行测试,探究晶体取向对合金组织形貌和对力学性能的影响规律和相关机理。研究结果表明:[001]取向的Ni3Al基单晶高温合金铸态组织呈典型的十字花样,不同形态的共晶组织分布在枝晶间区域;[111]取向合金的铸态组织呈现六角形形貌,枝晶间也存在大块共晶。两种取向合金经过完全热处理后,共晶组织消除,γ’相均匀分布。在单晶棒横截面内,[001]取向合金γ’相为立方形,[111]取向合金γ’相为三角形或六角形。[001]取向合金和[111]取向合金存在屈服强度随温度升高而升高的反常屈服现象。[001]取向试样在600℃以下表现出明显的加工硬化,合金的反常屈服行为出现在600℃。[111]取向试样都表现明显的加工硬化现象,合金的反常屈服现象出现在400℃,两种取向合金都表现为韧性断裂。在持久试验条件下,[111]取向合金在高温低应力条件下具有较高的持久寿命可达到二代镍基单晶高温合金的水平,是[001]取向合金寿命的几十倍。在980℃和1040℃持久试验条件下,[111]取向合金的持久寿命对温度和应力的变化较为敏感,随着温度或应力的升高合金的持久寿命下降。在持久试验后期γ′相发生拓扑反转包围γ基体,形成的拓扑反转组织具有较好稳定性,有利于提高合金的持久寿命。完整的位错网络和较低的临界分切应力使得[111]取向合金具有更高的持久寿命。