镍基单晶超合金由于其优异的高温力学性能而被广泛用作航空发动机涡轮叶片材料[[1], [2], [3], [4], [5]]。深入研究微观结构演变对于更好地理解涡轮叶片的力学行为至关重要。分子动力学（MD）模拟克服了传统力学实验的局限性，能够实时观察微观结构的演变。这种方法已被用于研究镍基单晶超合金在加载过程中的变形和微观结构演变[[6], [7], [8]]。
实验表明，γ/γ′相界面处的位错网络可以提高镍基单晶超合金的力学性能[[9], [10], [11], [12], [13]]。研究人员通过MD模拟揭示了这种增强的机制。Zhu等人[14]研究了取向为(1 0 0)、(1 1 0)和(1 1 1)的相界面，发现取向会影响位错网络的形状和界面能。Chen等人[15]发现，在立方MD模型中沿(1 0 0)晶体取向形成的位错网络具有更低的平均原子能和更好的稳定性。Wu等人[16]发现位错网络可以提高位错的穿透阻力。随着网络稳定性的提高，其抵抗穿透的能力也随之增强。Li等人[17]发现位错网络在高温下可能会发生变形或破坏。
γ′相包含四种类型的内在点缺陷：镍空位、铝空位、镍反位点（NiAl）和铝反位点（AlNi）[47]。第一性原理计算[18,19]和正电子寿命谱[20]实验表明，γ′相中的反位点缺陷是镍基单晶超合金中的主要点缺陷，这些点缺陷的浓度随化学计量比的变化而变化，显著影响材料的力学性能。Golberg等人[21]通过实验发现，富铝的Ni3Al单晶在1000 K以下具有比化学计量比的Ni3Al单晶更高的屈服应力，并且随着铝含量的增加，屈服应力也会增加。相反，在1000 K以上的温度下，这种行为则相反。Chen等人[22]通过第一性原理计算研究了内在点缺陷复合体对Ni3Al弹性性能的影响，发现剪切模量和弹性模量会随着单个反位点缺陷的增加而增加，但当点缺陷结合时则会降低。然而，目前还没有研究在MD模型中定量确定点缺陷的类型和浓度以模拟镍基单晶超合金的力学性能。
铼是镍基单晶超合金中最重要的元素之一[[23], [24], [25]]，可以有效提高镍基单晶超合金的蠕变和疲劳性能[23,26,27]。多项模拟和实验研究了铼的强化效应。Wu等人[28]发现，镍基单晶超合金在拉伸载荷下的屈服强度随着铼含量的增加而降低，而其他研究[29,30]表明添加铼可以提高蠕变强度和耐热疲劳性能。Khoei等人[31]观察到，铼对力学性能的强化效应在高温下更为明显。关于铼的强化机制，文献[28,[32], [33], [34]提出了两种主要观点：首先，铼通过钉扎效应阻碍位错在γ相中的移动；其次，铼在相界处偏聚，阻止自由位错进入γ′相。然而，现有的MD模拟研究尚未考虑铼元素分布及其对镍基单晶超合金微观结构演变的影响。
除了上述因素外，铸造过程中的微观偏析、奥罗万强化以及其他元素的组成也是影响镍基单晶超合金力学性能的关键因素。在本研究中，我们基于现有的第一性原理计算和实验结果，定量确定了镍基单晶超合金中点缺陷的类型和浓度以及铼的分布，并利用MD模拟揭示了空位、反位点和铼在不同温度下对力学性能的影响。
