镍基单晶高温合金因其卓越的高温机械性能,是制造先进航空发动机涡轮叶片等零部件的关键材料。微观结构为L12结构的γ′-Ni3Al相内嵌在FCCγ-Ni基体中,其中γ′-Ni3Al相的体积分数可高达70%。γ′-Ni3Al相作为镍基单晶高温合金的主要强化相,合金化一直是材料科研者重点关注的问题。本文采用第一性原理方法研究了镍基单晶高温合金γ′-Ni3Al相中Re-W原子对、Re-Re原子对以及Re与本征点缺陷之间的相互作用,并且分析了它们对γ′-Ni3Al相的协同强韧化作用。本文的主要研究内容如下:首先,研究了镍基单晶高温合金中典型合金元素Re和W之间的相互作用,以及它们对γ′-Ni3Al相的协同强韧化作用。本文采用关联能?（）表示γ′-Ni3Al相中加入Re和W原子产生的点缺陷之间的相互作用。通过计算Re和W原子在γ′-Ni3Al相中各种占位的点缺陷形成焓,发现Re和W原子没有影响彼此占据Al位的倾向,但是W占据Al位的倾向比Re强。分析了关联能?（）对Re-W原子占位的影响,发现由于它们之间的强相互排斥作用,Re和W原子在γ′-Ni3Al相中倾向于远离彼此。通过计算三元体系γ′-Ni3Al-Re/W的理想剪切强度,发现Re或W原子占据Al位能够强化γ′-Ni3Al相,并且Re的强化效果比W好。但是,双Re原子对γ′-Ni3Al相的强化7847/作用却比Re-W原子弱。同时分析了关联能?（）对四元γ′-Ni3Al-Re-W体系理想剪切强度的影响,发现强的相互排斥作用对γ′-Ni3Al相的强化是不利的,相互作用越强,越低。进一步分析电子和几何结构发现加入Re/W引起的强化主要来源于比Al-Ni键更强的Re/W-Ni键,而γ′-Ni3Al-Re-W晶体中较高的理想剪切强度应归功于Re-W原子和它们最近邻的二十个Ni原子之间的电子相互作用以及局域弹性应变能的共同影响,其中局域弹性应变能起主要作用。其次,研究了Re-Re原子间的相互作用及其对γ′-Ni3Al相的协同强韧化作用,并用关联能?（）表示γ′-Ni3Al相中加入Re原子产生的点缺陷之间的相互作用。通过分析关联能?（）与Re占位的关系,发现无论是相互吸引作用还是相互排斥作用,都没有改变Re原子占据Al位的倾向,并且在双Re合金化体系中Re原子是倾向远离彼此的。通过计算双Re合金化模型的理想剪切强度,发现其不但与Re-Re原子间的距离有关,而且与Re原子的分布和排布θ,有关。另外,Re-Re原子占据优先次序的Al-Al位能够进一步提高单Re合金化体系的理想剪切强度,但是额外加入的Re原子占据Ni位,特别是形成Re团簇时,是不利于强化γ′-Ni3Al相的。仔细分析了关联能?（）对理想剪切强度的影响,发现Re合金化对γ′-Ni3Al相的强化作用应归功于Re和Re点缺陷之间的弱相互排斥作用,而Re团簇引起的强相互吸引作用在某种程度上应该为加入过量Re合金元素的有害作用负责。最后一部分研究了Re原子和本征点缺陷的相互作用及其对γ′-Ni3Al相的协同强韧化作用。通过计算点缺陷形成焓,发现偏离化学计量比γ′-Ni3Al相中倾向形成反位点缺陷,富Al体系中形成Al反位点缺陷,富Ni体系中形成Ni反位点缺陷。无论是富Al体系还是富Ni体系,反位点缺陷都没有影响Re占据Al位的倾向,即Re。通过计算γ′-Ni3Al相的弹性性质,发现Re、Al和Ni点缺陷都可以强化γ′-Ni3Al相。另外,γ′-Ni3Al相中Re原子和反位点缺陷可能形成Re+Ni<100>以及Re+Al?<110>复合点缺陷,它们对γ′-Ni3Al相有协同强化作用。通过分析电子结构,发现γ′-Ni3Al相中Al点缺陷的强化作用源于它增强了周围的Al-Ni键,Ni点缺陷的强化作用是因为形成的Ni-Ni键比Al-Ni键强。在复合点缺陷模型中,由于Re和Al点缺陷之间的相互作用导致Re-Ni键进一步增强,这是有利于强化γ′-Ni3Al相的。