在航空航天科技和工业水平飞速发展的今天,对航空航天发动机性能的要求日益增高,而广泛应用于航空发动机的热障涂层的安全性是一个急需解决的关键性问题。研究表明,引起热障涂层失效的关键在于陶瓷层与粘结层间的界面氧化,而控制粘结层表面的氧化物生长,使其表面形成具有保护性的氧化物薄膜是一种十分可取的避免界面氧化失效的方法。Ni-Al系合金作为广泛应用的粘结层材料受到广泛地关注,其中Ni₃Al由于较高的熔点以及较好的抗氧化性得到普遍应用。然而,Ni₃Al表面氧化物生长受晶体取向、氧气分压、氧化温度等条件的影响极大,轻微改变生长条件将会导致不同的氧化行为产生,所以如何控制其表面氧化物生长使其表面形成稳定且具有保护性的氧化物成为焦点问题。研究发现,Ni₃Al的早期氧化行为会对其表面氧化物膜的生长产生影响。为了揭示Ni₃Al合金早期氧化物在合金表面生长以及结构演变的规律,本论文通过原位透射电镜在800℃和P_O2=8.5×10^-5 Torr的条件下直接对电子束蒸发制备的Ni₃Al薄膜进行动态高温氧化观察,并结合第一性原理计算,对Ni₃Al早期氧化物的生长演变规律进行研究,从而为控制Ni₃Al表面氧化物生长提供理论依据,研究的主要内容如下:（1）通过原位TEM表征发现氧化早期,Ni₃Al（110）表面形成γ-Al₂O₃颗粒,氧化物颗粒与基底的界面为γ-Al₂O₃（110）//Ni₃Al（110）;基底的取向为Ni₃Al[001],氧化物颗粒的取向为γ-Al₂O₃[011]或者γ-Al₂O₃[001]。这些氧化物颗粒在氧化过程中不仅会向基底外部生长,而且还会发生旋转。γ-Al₂O₃颗粒旋转的方式主要有两种:第一种为氧化物颗粒绕平行于电子束入射方向的轴在入射面内进行旋转;第二种为氧化物颗粒绕平行于入射面的轴进行旋转。旋转的最终结果为基底与氧化物之间的界面为Ni₃Al（110）[001]//γ-Al₂O₃（121）[111]。第一性原理计算结果表示基底与氧化物之间的界面为Ni₃Al（110）[001]//γ-Al₂O₃（121）[111]时界面结合能最大,界面结合力最强,表明氧化物颗粒旋转是为了达到更稳定的界面状态。（2）Ni₃Al表面早期氧化物γ-Al₂O₃的演变主要表现在其内部孔洞的演变。演化过程中孔洞会发生移动、合并以及生长的过程,靠近边缘的孔洞向外移动消失,孔洞数量不断减少。经过计算分析,孔洞的移动过程符合随机运动的规律;孔洞的合并主要表现为,较小的孔洞向临近的大孔洞靠近,之后与大孔洞进行合并;孔洞的生长主要是以台阶在孔洞上下边沿向左或向右生长的方式进行的,台阶在生长过程中会发生长退波动,最终孔洞会生长成为正方形。通过计算验证,孔洞边长最大值与实验结果吻合。