镍基单晶高温合金具有优异的高温力学特性,现已被广泛用于航空发动机和燃气涡轮发动机的叶片材料。由于镍基单晶高温合金化学成分和结构特性的原一。因,γ/γ’相界面性质在高温下具显著作用。Y/Y’相界面也是裂纹扩展的主要因素之Ni3Al相是镍基单晶高温合金重要的强化相,对高温合金的力学特性有重要影响。诸如Re、Ru、Mo、W、Ta等合金化元素的掺入,可有效提高镍基高温合金Y/γ’相界面的力学强度,改善高温合金的稳定性。本文基于分子动力学方法以及改进的多组元埋置原子(EAM)势：Ni-Al-X (X= Re、Ru、Co、W),结合第一原理离散变分方法,分析探讨了合金化元素对Ni基单晶高温合金中裂纹扩展的影响。本文研究了不同温度下(5 K和1273 K)下,合金化元素Re、Ru、Co、W分别对Ni/Ni3Al相界面裂纹扩展的影响。结果表明,Re、Ru和W可能提高材料抗形变能力、具有强化材料的作用。低温(5 K)下,Re、Ru、W抑制裂尖原子键断裂和裂纹脆性扩展,其中W的作用最明显；而Co有加重裂纹脆性扩展倾向：高温下,Re、Ru、W增强裂尖钝化程度。低温(5 K)和高温(1273 K)下,W对Ni/Ni3Al相界面裂纹扩展效应最强。我们阐明了低温下合金化元素Re、Ru、W使Ni/Ni3Al相界面裂纹扩展速度降低的原因,以及高温下Re、Ru、Co、W促进裂尖位错发射的机理。本文探索了合金化元素Re和W在三种裂纹取向(101)[010]、(010)[001]和(010)[101]对Ni3Al相裂纹脆性断裂的影响。模拟发现,合金化元素Re和W具有强化Ni3Al合金效应、提高材料抗形变的能力；Re和W可具有抑制裂纹脆性扩展、促进裂纹愈合的能力,且W的效应强于Re。Re和W均可提高Ni3Al中裂纹扩展所需的临界断裂应力,且W效应强于Re。Ni-Re和Ni-W的原子键合强度大于Ni-Al键强,且Ni-W原子间相互作用最强。