镍基单晶高温合金是目前唯一应用于航空发动机涡轮叶片的材料，而理解不同力热耦合条件下镍基单晶合金的形变机理是优化单晶合金成分和性能的前提。结合利用扫描和透射电子显微镜，我们将二代镍基单晶高温合金不同力热耦合条件下力学性能与微观组织结构演变规律相关联，从原子到微米跨尺度揭示了不同力热耦合条件下二代镍基单晶合金的形变机理，阐明了形变过程中合金两相的竞争关系，发现高温形变时基体相是单晶合金的薄弱环节。因此，发展高性能镍基单晶高温合金需重点提高基体相强度。
