本发明涉及单晶高温合金制备技术领域，提供了一种具有抗变形抗再结晶效果的单晶高温合金的热处理工艺，通过两次保温处理，使单晶高温合金中的大部分铸造残余应力得到释放；通过波动循环热处理使单晶高温合金中的铸造应力得到完全释放，有效防止了单晶高温合金在固溶热处理过程中发生形变，抑制再结晶形成，极大提高了双层壁超气冷叶片良品率，具有极大的工程和经济效益；结合后续进行的固溶处理和时效处理，可使铸件内元素分布完全均一化，提高铸件高温服役效果。