目前，航空事业等国防工业正在不断发展，这使红外应用技术以及与其相适应的红外材料也获得了更加广泛的应用空间。由于力学性能是评估设计材料体系的重要指标之一，对红外光学材料力学性能的研究也是尤为重要的。本文通过探究立方晶系红外单晶材料Si、MgO以及三斜晶系的红外单晶材料Al2O3在纳米压痕条件下的弹性形变，弹塑性转化，塑性变形以及断裂等力学行为，着重讨论在纳米压痕试验中以上力学行为的影响因素，各单晶材料在测试中体现的各向异性的来源，以及不同晶体结构单晶材料在压入条件下表现出的力学性能差异的原因。旨在为所选红外单晶材料的服役和使用提供有力的理论支持，进而对其它红外窗口材料的使用起到借鉴作用。分别在单晶Si(100)、Si(110)、Si(111)，MgO(100)，以及Al2O3(0001)晶面进行了纳米压痕试验，测量了硬度和弹性模量等力学参数。并对压痕的表面形貌进行了表征，对压痕微区成分的结构变化进行了分析。所选单晶材料均为脆性材料，但是在压头尖端高压的作用下均出现塑性变形。由压痕附近各点的Raman光谱可知，在压头的作用下，压痕区域存在结构变化。所测试的单晶Si三个晶面的微观力学性能具有各向异性。使用ABAQUS有限元软件对所选材料的纳米压痕试验加载、卸载过程进行了模拟。所讨论的影响因素，包括压头的几何形状、材料本身性能等。弹性恢复程度与材料的弹性模量和屈服强度的比值E/y有关， E/y越大，卸载后材料的凸起越明显。模拟结果与压入试验的差异可能是由压头尖端的钝化产生的几何形状改变以及压头与样品的接触面积改变所引起的。单晶材料在纳米压痕实验的模拟中也表现出各向异性，与实验结果一致。利用Materials Studio软件对所选材料的力学参数进行了第一性原理计算。计算出单晶材料的弹性常数(Cij)，体积弹性模量B，剪切模量G，杨氏模量E，以及泊松比v，并对材料的能态结构、电子密度等进行了分析。计算所得单晶Si、单晶MgO以及蓝宝石单晶的各向异性系数A分别为1.527、1.540以及0.872，这表明材料具有极强的各向异性。且材料的B/G值均小于1.75，故而会出现脆性断裂的现象。