镍基单晶高温合金因其特殊的高温力学性能、优异的耐腐蚀性能和抗氧化性，成为航天、航空等领域中重要的高温结构材料。通过沉淀强化和固溶强化能改善其力学性能，实验和模拟中主要通过改变γ（Ni）和γ’（Ni₃Al）两相的结构和掺杂微量元素等方法来实现。本文采用改进分析型嵌入模型势函数，结合分子动力学模拟方法对Ni、Ni₃Al和Ni/Ni₃Al纳米丝的力学性能及添加Re元素的Ni和Ni₃Al块体材料的掺杂效应展开了一系列的研究。通过对比Ni和Ni₃Al两种纯纳米丝力学性能的尺寸及温度效应，模拟发现纳米丝在拉伸过程中均先后经历了弹性形变和塑性形变两个阶段。温度恒定时，随着纳米丝尺寸的增大，其屈服应力、杨氏模量、屈服应变和塑性常数均随之相应地增大；Ni的塑性在同等条件下大于Ni₃Al的塑性；尺寸对Ni纳米丝塑性的影响大于其对Ni₃Al纳米丝塑性的影响。随着模拟温度的升高，由于热振动的加剧，Ni和Ni₃Al纳米丝的最大应力、杨氏模量及塑性常数均急剧地降低。本工作模拟了纯纳米丝的力学性能后，在此基础上我们对Ni/Ni₃Al核壳结构纳米丝的力学性能也相继展开了研究。结果显示Ni/Ni₃Al核壳结构纳米丝的最大应力及杨氏模量与纯纳米丝相比并未明显提高，但是塑性却得到明显的增强；外壳尺寸一定时，增大内芯的尺寸，两种Ni/Ni₃Al核壳结构纳米丝的塑性均逐渐增大；升高模拟温度，两种Ni/Ni₃Al核壳结构纳米丝的弹性强度均急剧减小。温度对其塑性的影响并不明显，但是在常温下，两种核壳结构纳米丝的塑性均处于最大值。掺杂微量元素是另一种强化高温合金力学性能的有效方法，因此本论文对比研究了Re对Ni和Ni₃Al块体结构稳定性的影响。结果发现Re含量的增多和空位比的增大会降低Ni体系的结构稳定性。Re替代Ni₃Al中的Ni时对结构造成的影响远大于其在Ni中对结构的影响。然而，当Re替换Ni₃Al中的Al时，在Re含量变化的较大范围内，结构能保持相对稳定，直至Re数目增至1%，空位比达到1¹.5%，结构才开始出现局部不稳定。可见在Ni₃Al中，Re占据Al位相比占据Ni位更为稳定。当Re以团簇的形式置换Ni₃Al中的原子时，Re占据替位的能力弱于均匀替换原子时的占位能力。