镍基单晶高温合金因其卓越的高温特性而成为先进航空发动机涡轮叶片和导向叶片的关键材料。但是,作为航空发动机的重要热端部分,涡轮叶片在服役期间往往发生失效。研究表明,榫槽和榫齿在高温下的摩擦磨损是叶片失效的重要原因。因此,研究镍基单晶高温合金在高温条件下的摩擦磨损对了解先进航空航天材料的摩擦行为和磨损机制具有重要意义。长期以来,人们对于摩擦磨损现象的研究大多是利用实验手段开展的,主要是通过模拟现实工作条件,来掌握摩擦磨损的特性。但这种试验研究无法从本质上解释摩擦磨损的特性。分子动力学（MD）模拟作为一种科学算法,已被证明是研究材料纳米层面变化的有力工具。本文通过建立包含不同相和复杂元素掺杂的镍基单晶高温合金MD模型,从纳米尺度上模拟真实工况,实现磨球的旋转运动,使其从各个方向对工件持续反复摩擦,开展了镍基单晶高温合金的纳米摩擦行为和高温强化作用机理研究。主要研究工作体现在以下几个方面:（1）从摩擦力、原子位移、磨痕形貌、亚表面缺陷等方面进行综合研究,了解镍基单晶高温合金在工作状态下的摩擦机理。研究发现,在摩擦过程中,摩擦力波动较大,且磨球处于相界前位置时摩擦力大小后达到极值;磨球对工件的作用能在界面处累积,使原子位移发生超前传导。而反复摩擦破坏了共格界面,削弱了超前传导能力;随着摩擦次数的增加,γ′相的磨痕加深,而γ相的磨痕变浅。此外,反复摩擦使一些大体积层错转化为团簇或缠结,导致其体积减小或消失。（2）讨论了恒定载荷和系统温度的变化对镍基单晶高温合金摩擦磨损性能的影响。通过对模拟数据的采集与处理,获得了不同载荷和温度条件下的力学性能,以及磨痕深度随摩擦过程的变化曲线。结果表明,载荷的变化对工件表面磨损现象的影响很大,而环境温度的改变对工件的磨损现象几乎没有影响。此外,共格界面在不同的载荷和温度下依然会保持很好的耐磨性。（3）探究了共格界面对镍基单晶高温合金的强化效应。建立不同共格界面数的镍基单晶高温合金的MD模型,并驱动磨球对其进行直线摩擦,研究发现,共格界面数不同,工件在摩擦后的结果有明显差异。随着共格界面数的增加,磨痕深度递减,同时摩擦表面原子分布逐渐均匀。工件界面数越小,摩擦力上升的速率也越快,摩擦力波动更明显,且摩擦至稳定阶段时所需要的摩擦步数也更多;共格界面数的增加导致摩擦力和摩擦系数减小,而对法向力几乎没有影响。摩擦过程中,在共格界面处会产生大体积的位错环,且随着共格界面数的增多,位错环的密度增大。本文的研究结果对理解镍基单晶高温合金摩擦磨损机制有着重要意义,并可为高温合金微结构的优化和设计提供理论基础。