镍基单晶高温合金因其具有优异的高温力学性能,是制造航空发动机热端部件的重要材料。微观结构主要由面心立方FCC-Ni固溶体γ基体和共格析出面心正方晶系L12结构γ′-Ni3Al相组成,γ′-Ni3Al相的体积分数高达70%,从而产生大量的Ni/Ni3Al相界面。Ni/Ni3Al界面是镍基单晶高温合金中的主要结构缺陷,在很大程度上决定着镍基单晶高温合金的力学性能。镍基高温合金的合金化也是影响其力学性能的一个重要因素。本论文选择镍基高温合金中的Ni/Ni3Al相界面为研究对象,通过基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了合金化元素Ta和Re对于Ni/Ni3Al相界面微观结构和力学性能的影响。关于合金化元素Ta和Re对Ni/Ni3Al相界面微观结构的影响,通过比较Ta原子和Re原子在界面中占据的7种可能的位置时的溶解能,计算结果表明Ta原子优先占据γ相中的顶点Ni位,增加Ta原子浓度时分布位置不发生变化,Re原子优先占据γ′相中的Al位,Re原子和Ta原子共合金化时掺杂位置不发生改变。通过差分电荷密度图和态密度图分析,Ta原子和Re原子主要是和近邻的Ni原子发生轨道相互作用,Ta原子的掺杂使电荷密度在（001）γ相与共格原子层之间的区域增加,Re原子的掺杂使界面（001）γ′相与共格原子层之间区域的电荷密度增加,这是影响力学性能的内在原因。关于Ta原子和Re原子对Ni/Ni3Al界面力学性能的影响,通过计算掺杂Ta原子和Re原子前后界面体系的格里菲斯断裂功发现,Ta原子的掺杂可以提高（001）γ相与共格原子层之间的界面断裂强度,Re原子的掺杂可以提高（001）γ′相与共格原子层之间的界面断裂强度,与电荷密度分析结果一致;计算了合金化前后界面在[110]（001）滑移系下的不稳定堆垛层错能γUS,结果表示Ta原子和Re原子的掺杂都使得界面的γUS值增加,即使得[110]（001）滑移系不易开动,界面阻碍位错运动的能力得到增强,从而起到提高合金蠕变性能的作用,其中单独掺杂Re原子时对含界面体系蠕变性能的改善效果是更好的;对含Ni/Ni3Al相界面的体系进行第一原理拉伸试验,计算得到了合金化前后含界面体系的理论拉伸强度,结果表明相比于纯界面,Ta和Re的合金化都提高了体系的理论抗拉强度,其中单独掺杂Ta原子对于界面拉伸强度性能的改善效果更好;为了研究合金化元素对体系蠕变性能的影响,在含Ni/Ni3Al相界面的体系中设置了空位点缺陷,研究了合金原子对空位迁移扩散路径及能垒的影响,结果表明Ta和Re原子的掺杂会提高界面的空位形成能,提高界面上的空位迁移势垒,阻碍空位的发射和吸收,进而提高了合金的蠕变能力。本论文从微观角度研究了合金化元素Ta和Re对镍基高温合金中Ni/Ni3Al界面强度的影响,研究结果可以为镍基高温合金的力学性能的改善提供一定的理论支持。