镍基单晶高温合金作为一种具备高温下抗蠕变、抗腐蚀、抗氧化等能力的金属材料,被广泛应用于航空发动机及地面燃气轮机的热端部件。前期研究表明,镍基单晶高温合金的微观组织对其力学性能有着重要的影响,而少量C元素的添加及热处理工艺对合金显微组织有很大影响。因此,本文以含C的第三代镍基单晶高温合金DD90为研究对象,通过调整合金中微量C元素的含量及改变热处理工艺,研究C含量对合金凝固路径、凝固特征温度、枝晶组织、共晶组织和碳化物相的影响。采用不同的热处理工艺,研究不同热处理工艺对合金显微组织、共晶组织及γ’相的影响以及分析热处理前后碳化物形态的演变。得到以下主要结论:1、合金中C元素的添加使得合金的液相线温度、固相线温度、碳化物溶解温度和γ’相溶解温度均有所降低。此外,合金的结晶温度区间对C元素的敏感程度不高,随C含量的增加,其变化幅度不大。2、C含量对合金的枝晶间距的影响不大。随着C含量的增加,合金中共晶组织体积分数呈降低趋势,碳化物相含量呈增加趋势且其尺寸变大,同时C元素的添加对合金γ’相的分布、尺寸和形貌没有明显影响。C含量低的合金其碳化物呈颗粒状或块状;当含C量较高时,碳化物呈汉字体状。3、由于C元素的添加,使得合金凝固特征温度降低。经相同热处理后的不同C含量合金,其C含量越高的合金其枝晶消失程度越高。同时,随着C含量的增加,合金枝晶溶解越完全,共晶消除程度越高。且随C含量的增加,合金热处理态γ相尺寸随之增大,γ’相数量逐渐减少。4、合金经不同制度的热处理后,均实现合金成分均匀化的目的,且偏析程度显著降低。此外,随着热处理温度的升高,合金中枝晶组织的轮廓逐渐变得模糊。当固溶温度设定在1305℃及以上时,合金的枝晶轮廓几乎完全消失。在采取最高温度为1305℃的多步热处理制度后,该合金中的共晶组织含量最低,且合金的γ’相具有好的立方度,高体积分数。5、合金经热处理后碳化物与铸态碳化物成分基本一致,表明在热处理过程中,碳化物仅发生分解,进而使得碳化物尺寸变小且趋于弥散分布。多步固溶处理的热处理为碳化物分解提供了足够的时间,与铸态碳化物相比,热处理态碳化物尺寸减小;当提高热处理温度时,碳化物分解程度提高,合金中的碳化物形貌更为简单,且尺寸明显减小,碳化物主要以细小颗粒状弥散分布。