由于大容量、高参数和高热效率的超超临界汽轮机组将是未来火力发电技术的重要发展趋势,因此,对机组材料的性能也提出了更高的要求。但是,随着机组蒸汽参数的提高也将会使机组部件产生一系列的高温氧化和腐蚀等问题。Nimonic80A合金作为一种时效性强化合金,且具有良好的抗高温氧化性能以及蠕变性能在汽轮机叶片材料中得到广泛的应用。因此本文以国产600MW超超临界汽轮机高压缸首级叶片为研究对象,对叶片材料的氧化机理以及叶片力学性能进行研究,主要内容和研究结果如下:（1）基于密度泛函理论对Nimonic80A合金相建立了模型并对模型进行了考核和验证,研究了Nimonic80A合金中γ-Ni₃Cr,γ′-Ni₃Al、γ′-Ni₃Ti相的氧化机理,分析了合金相各个晶面的表面稳定性,表面吸附能,空位浓度以及电子结构。结果表明:Al的空位形成能在各相中最大,同时O轨道与Al轨道的重合程度要大于氧与其他原子的重合程度从而说明O与Al原子的键合能力最强。（2）基于分子动力学方法,建立了Nimonic80A合金模型,并对模型进行了考核和验证,计算了在不同Ti/Al比下合金的弹性常数,弹性模量,泊松比,杨氏模量,各向异性因子,分析了不同Ti/Al比对Nimonic80A合金弹性性质的影响。结果表明:随着Ti/Al比的增加,其弹性常数和泊松比呈现出先增加后减小的趋势,当Ti/Al为2.5时,其泊松比和杨氏模量最小,其值分别为0.2856和228.2684Gpa,相比于Ti/Al比为1时,分别降低了13%和3.4%。（3）基于热流固耦合数值方法,建立了国产600MW超超临界汽轮机叶片模型并对模型进行了考核验证,研究了叶片的等熵效率以及在不同叶高位置的表面压力、表面温度和马赫数的分布情况,同时对静叶片和动叶片的应力和变形情况进行了研究。结果表明:等熵效率在静叶出口和动叶的前缘较低,分别为80%和78%左右;叶片的马赫数在不同叶高处均小于0.3;静叶的总变形和径向变形分布呈现出相似的变化趋势;而动叶的周向变形分布和总变形是相似的;静叶片的高应力出现在叶片吸力面侧靠近中部前缘,动叶片的高应力出现在叶片前缘靠近叶根,其最大应力值分别为774Mpa和339Mpa。（4）进一步研究了在不同Ti/Al比下叶片的变形和应力分布情况,得出了随着Ti/Al比的增加,静叶和动叶的总变形量与最大等效压力呈现出先增加后减小的变化趋势。结果表明:当Ti/Al比为2.5时,静叶片和动叶片的最大等效应力分别为711Mpa和329Mpa,相对于Ti/Al比为1时,降低了8.1%和2.9%;当Ti/Al比为2.5时,静叶和动叶的最大变形量分别为7.01mm和0.38mm,相对于Ti/Al比为1时,降低了7.4%和13.8%。