镍基单晶高温合金主要是由无序的γ-Ni基体相和有序的γ′-Ni3Al强化相组成,由于具有优异的高温机械性能以及蠕变抗力,是制造大功率发动机燃烧室核心部件的关键用材。镍基单晶高温合金的高温强度主要来源于γ基体的固溶强化、γ′强化相的反常屈服强度以及γ/γ′的界面强化。随着现代高温合金服役温度的不断提高,对镍基单晶高温合金的高温力学性能提出更高的要求。在实际合金设计中,高温合金的强化主要采用掺杂大量难熔合金元素的方法,通过其钉扎作用阻碍合金内部位错的形核和运动,使材料不易发生塑性变形,从而提高合金的高温强度。本文利用第一性原理研究了Re的合金化效应以及Re与W、Ta、Ti、Mo之间的交互效应对γ-Ni和γ′-Ni3Al相中位错形核与运动的影响。接下来简短地介绍本文的研究内容:首先,研究了镍基单晶高温合金γ-Ni基体相中Re团簇化对位错滑移的影响。在γ-Ni（Re）体系里,单个Re原子的掺杂能够提高γ-Ni基体[112]（111）相滑移方向的理想剪切强度σmax,减少內禀堆垛层错能γisf和增大不稳定层错能γisf,从而增加a0/6[112]（111）Shockley部分位错的形核能垒。随后研究了两个Re原子掺杂的γ-Ni（Re）体系,发现ReNi缺陷之间的距离dⅠⅡ对γ-Ni位错的形核和运动的影响比它们的方向[uvw]更为显著。进一步通过分析Re团簇得到理想剪切强度σmax的变化对Re原子团簇化的程度非常敏感,不稳定层错能和內禀堆垛层错能γusf的变化则与Re团簇的大小密切相关。最后由于Re团簇的构型、大小和空间排列的复杂程度不同,采用它们对应的关联能△EⅠⅡ和△EⅠⅡⅢ作为判据来评估Re元素对γ-Ni基体相理想剪切强度σmax和广义层错能的影响。关联能揭示了Re团簇化不利于增强γ-Ni基体相位错滑移中的塑性形变抗力,这主要是源于ReNi缺陷之间的强排斥相互作用。其次,研究了镍基单晶高温合金γ′-Ni3Al强化相中Re合金化及其浓度对位错滑移的影响。通过计算Re原子占据在Ni3Al中的不同晶格点位时的点缺陷形成焓及能量因子（?）,可知单个Re原子在Ni3Al中优先占据Al位,两个Re原子优先占据Al-Al位,Re原子占据Al位时也是倾向远离彼此的。通过对Ni3Al典型滑移系[110]（111）,[112]（111）,和[211]（111）广义堆垛层错能的计算,发现Re原子占据Al位上能够提高Ni3Al晶体这三个滑移系的不稳定层错能及对应的本征层错能,且能够进一步促进螺位错的交滑移。若Re原子占据Ni位,ReNi模型在各滑移系的层错能会表现出明显的方向性,会降低Ni3Al晶体的不稳定层错能,不利于螺位错的交滑移。进一步探索两个Re原子掺杂的情形,ReA+ReB模型对层错能的影响不但和掺杂Re原子之间的距离d有关,而且还和掺杂Re原子的排列方向有关。最后分析了缺陷ReA和ReB之间关联能的影响△EReA+ReB（d）,结果表明缺陷ReA和ReB之间较弱的相互作用有利于提高Ni3Al晶体的强度。最后,研究了W替代Re对γ′-Ni3Al蠕变过程中位错滑移的影响。计算Re、W、Ta、Ti、Mo及它们的复合缺陷在γ′-Ni3Al相中的点缺陷形成焓,结果表明这些合金元素和它们的复合缺陷在Ni3Al中优先占据Al位和Al-Al位。单个合金原子的掺杂能够增大Ni3Al晶体的不稳定层错能γusf、γ111APB/γ001APB及理想剪切强度σmax,其中Re和W元素的增强效果明显好于Ta、Ti和Mo元素。综合对比复合缺陷对Ni3Al晶体位错滑移调制蠕变的影响,在不影响镍基单晶高温合金蠕变性能的前提下,能够得出合金元素W是有可能部分地替代Re的。通过上述合金元素对Ni3Al晶体位错形核和运动以及螺位错交滑移影响的综合评估,在一定程度上可以认为缺陷X1Al与X2Al间的弱相互作用是Ni3Al强度提高的原因之一。最后进一步分析Ni3Al掺杂体系的电子结构,揭示了Re/W/Ta/Ti/Mo对Ni3Al晶体的强化主要来源于Re-/W-/Ta-/Ti-/Mo-Ni的强键结合。