Ni、Ni₃Al和镍基单晶高温合金因为具有出色的力学性能,因此被广泛用作结构材料,材料的力学性能密切联系着所添加的合金化元素。本文基于密度泛函理论,通过第一性原理方法系统地研究了主族非金属元素X（X=H、B、C、N、O、Si、P、S、As、Se和Te）对Ni和Ni₃Al结构、弹性性质和理想强度等力学性能的影响,并对其影响背后的电子机制进行了分析探究,对合金设计具有重要的科学参考价值。通过第一性原理平衡态计算发现非金属元素占据Ni₃Al中不同间隙位时体系将表现出立方和四方结构,而Ni的间隙相均为立方结构,同时非金属元素原子半径紧密影响着间隙相的膨胀行为。体系形成焓和结合能的计算发现B、C和N的加入能有效提高Ni和Ni₃Al的相稳定性,且绝大多数非金属元素都偏向占据Ni₃Al中富Ni间隙位置。非金属元素的加入均使得Ni的弹性模量降低同时延展性提高,而对Ni₃Al弹性模量的影响则更加多样化。进一步研究发现体系的弹性参量与结构参量之间存在相关性。非金属元素的加入降低了Ni和Ni₃Al的各向异性,As的加入使得Ni和Ni₃Al的各向异性达到最小。差分电荷密度分析发现非金属元素对弹性性质的影响联系于非金属原子与最近邻Ni原子之间存在的类共价键。通过第一性原理的单轴拉伸测试系统地研究了主族非金属元素对Ni和Ni₃Al理想拉伸强度σ_IT和临界应变ε_C的影响。发现非金属元素的加入均使得Ni和Ni₃Al在[001]和[111]方向上的σ_IT和ε_C降低,其中Ni（X）和Ni₃Al（X）在[001]方向上的σ_IT和ε_C均较为相近和集中,而在[111]方向上均于ε_C处发生断裂。非金属元素对Ni和Ni₃Al在[110]方向上σ_IT和ε_C的影响则十分多样化。分析[110]方向拉伸过程中的晶格演化发现非金属元素的加入均可以有效降低Ni和Ni₃Al在垂直拉伸方向上的晶格参数变化率,即可以提高Ni和Ni₃Al的抗形变能力,且应变幅度越大、X所在周期数越大抗形变效应越明显。在[110]方向拉伸过程中FCC结构的Ni和L1₂结构的Ni₃Al会在应变约17%时形成不稳定的Ni和Ni₃Al晶体结构,导致[110]方向比[001]和[111]方向较早发生屈服,[110]方向是单轴拉伸最薄弱的方向。此外,通过电子结构的计算详细分析了非金属元素对拉伸强度影响的电子机制。