随着飞机、舰船等对发动机推力和效率需求的不断提高，发动机涡轮进口温度急剧上升，推重比10 以上航空发动机涡轮前进口温度已达1600 ～ 1650 ℃。为满足不断增长的涡轮进口温度，各种高温材料如镍基高温合金、金属间化合物、陶瓷、C /C 复合材料等不断获得发展和应用。镍基单晶高温合金具有优良的拉伸、持久、抗氧化和抗腐蚀性能，近年来新型高代次的镍基单晶高温合金通过添加Re 大大提高了合金的蠕变强度，同时添加Ru 等难熔元素，进一步提高了合金的高温性能和组织稳定性。结合气冷结构和涂层技术，在1100 ℃左右温度和高应力下镍基单晶高温合金仍可长时间服役。因此镍基高温合金在涡轮发动机中仍将有广阔的应用前景。

镍基单晶高温合金是具有面心立方结构的固溶体，具有 001 > 方向的择优取向，其主要特点是去除了易产生裂纹源的晶界，因此其高温力学性能明显提高。由于定向凝固和单晶叶片外形复杂，内部为复杂空心气冷结构，制造过程中频繁出现偏晶、杂晶、雀斑、小角晶界等缺陷，晶界的出现割裂了晶体的完整性，显著降低了单晶合金的力学性能，导致叶片合格率降低。随着单晶高温合金的发展，不断加入更多的难熔元素，第三代、第四代单晶高温合金中难熔元素的总含量达到20% 以上。由于难熔元素具有低扩散系数，加剧了杂晶、雀斑等凝固缺陷的形成，同时使单晶叶片晶体取向的控制更加困难。而叶片结构的进一步复杂化及尺寸大型化等因素，使晶体取向的偏离已成为单晶叶片的一个重要缺陷 。