镍基单晶高温合金具有优异的综合性能,是制造航空发动机涡轮叶片的关键材料,其研制和开发一直得到各国的高度重视。镍基单晶高温合金中雀斑缺陷的存在严重影响了高温合金的使用寿命和综合性能,对于雀斑缺陷的进一步研究将有助于控制生产过程中雀斑缺陷的形成,改善高温合金性能。　　本文利用定向凝固方法制备了单晶高温合金样品,并观察了其中的雀斑缺陷。由于Re、W、Ta等难熔元素不仅对雀斑缺陷的形成有重要影响,同时也对高温合金的组织性能有很大作用,因此本文利用从头算分子动力学方法,建立模型,模拟了纯Ni及合金Ni106Re2、Ni106W2、Ni106Ta2在高温液态下的结构特征和扩散系数,研究了微量难熔元素的添加对高温合金的影响;同时为了更进一步研究难熔元素对Ni体系的影响,我们选择Ta元素,逐渐增加其在Ni-Ta合金中的含量,研究了难熔元素在液态Ni合金中的作用。　　通过计算发现,少量难熔元素的加入对合金整体熔体结构影响不大,但体系在难熔元素Ta和Re、W附近的原子分布有所不同;在纯Ni熔体中,与二十面体结构密切相关的键型15lm占绝大比例, Ni熔体中短程结构以5度对称的二十面体结构为主。尽管在Ni熔体中加入难熔元素Re、W、Ta对熔体结构影响不大,但15lm随着Re、W、Ta的加入而增加,难熔元素加入后,可以在Ni熔体中形成核心,使得原子更加容易在难熔元素附近聚合,而使结构更加有序;对于纯Ni体系,Ni原子的扩散系数满足阿累尼乌斯方程式;当加入Re和W之后,合金中Ni原子的自扩散系数仍然符合阿累尼乌斯方程,但前置因子和扩散激活能均随着难熔元素的加入而减小;而加入 Ta原子后,Ni的扩散系数则不再满足阿累尼乌斯方程。　　随着Ta原子在Ni熔体中的含量增加,体系的结构逐渐发生变化,由二十面体占优的5轴对称结构转变为4轴对称结构,键角分布逐渐由55°和107°两个峰值,变化为59°和111°。同时各种原子的扩散系数由计算得出,同一体系中Ta原子的扩散系数均小于Ni原子,而液态Ni随着Ta原子含量的增加,体系中原子的扩散系数并不同步减小,而是与体系成分有一定关系。