发动机目前正在向着节能、低污染和轻量化的趋势发展。随着发动机强化水平提高,发动机内部重要零部件将会承受更加严重的机械、热负荷,这对零件材料提出了更高的要求,镍基合金具有优异的高温强度、耐腐蚀性等性能而得到广泛应用。纳米孪晶具有优秀的机械、物理等性能,有研究表明在材料内部引入纳米孪晶结构可以提高材料力学性能。本文采用分子动力学研究方法,模拟含有纳米孪晶的镍基合金纳米划擦过程,研究纳米孪晶结构在纳米划擦过程的变形机理以及在划擦过程中对模型力学性能的影响。纳米压痕模拟结果发现纳米孪晶的存在可以提高材料的力学性能。硬度和弹性模量这两个指标的数值都随孪晶片层厚度的增加先增后减,理论上存在某个孪晶片层厚度使模型力学性能达到最高,本文中建立了五个模型,它们的孪晶层厚度分别0、1 nm、1.836nm、2.427 nm、3.233 nm,其中综合力学性能表现最好的模型孪晶层厚度为1.836 nm。分析不同压痕深度下模型变形情况得出模型强化机理:孪晶界与位错之间相互作用吸纳大量位错和塑性变形,塑性变形过程中位错在孪晶界上移动、塞积、形核增殖,提高了材料的综合力学能力。纳米划擦模拟研究了孪晶片层厚度、划擦速度和划头半径对模型力学性能的影响,模拟结果发现划擦过程中材料去除方式不同于宏观下的切屑,而是原子被推挤到划头前端和两侧。划擦过程中切向载荷与摩擦系数变化趋势近似,先迅速增加后逐渐保持稳定状态,法向载荷变化规律则相反,孪晶片层厚度为1.836 nm的模型载荷与摩擦系数在所有模型中最小,表现出更好的力学性能;划擦速度增加使模型中位错增加而层错减少,法向载荷在不同速度的模拟中起主要作用;划头半径增大使模型中产生更多缺陷,缺陷沿划擦方向和向下运动都更加严重,切向载荷在不同划头半径的模拟中起主要作用。研究划擦过程变形机理得出:纳米尺度下摩擦磨损规律与宏观下有相通之处,孪晶结构的存在改变了模型表面的摩擦性能,孪晶模型比起无孪晶模型更容易到达弹塑性变形临界点与静动摩擦临界点。弹性变形阶段模型没有产生新的缺陷,压痕过程中产生的缺陷进一步运动扩展,塑性变形阶段产生大量位错与压痕产生的位错相遇后相互作用,形成新的位错。模型中除了位错之间的相互作用还有位错与孪晶界之间的相互作用,后者对于划擦过程中的塑性变形起主导作用。