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第VB族金属铌（Nb）具有低成本、氢扩散速率高等优点，其氢渗透研究备受关注，然而严重的氢脆问题限制了其实际应用。研究证实，掺杂是改善Nb金属抗氢脆性差的有效方法之一。基于此，本研究选取过渡金属元素（TM=Ni，W，Ru）作为掺杂元素，并采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法，从热力学稳定性、机械性能、电子结构和氢扩散速率等方面分析了TM掺杂对Nb基合金结构和氢渗透性能的影响。主要结论有： 1、Ni原子掺杂后，弹性常数计算表明Nb15NiH符合力学稳定性标准，其体模量，剪切模量和杨氏模量值明显大于Nb16H。电荷密度分析证实，Ni-H键键长短于Nb-H键键长，说明Ni的加入与H成键更稳定，表明Ni掺杂后，结构稳定性得到增强，抗氢脆性能得到改善。采用(CI-NEB)方法计算发现，Ni掺杂后H原子扩散优选路径从单个TIS→TIS增加到双重TIS-TIS和TIS-OIS。H原子扩散能垒显著降低，氢扩散系数(D)大大增加，在400K温度环境下，Nb15NiH (TIS-TIS)具有最高的氢扩散系数(1.90×10-8m2/s)，是Nb16H (TIS-TIS)氢扩散系数的80倍，表明Ni掺杂后，扩散路径的增加和较低的扩散能垒将会从根本上导致Nb15NiH合金中H扩散系数的升高。 2、TM (Ru/W)原子掺杂后，声子谱计算表明NbxTM合金是热力学稳定的。差分电荷密度，电子定位函数(ELF)，线电荷密度和bader电荷分析表明，H与相邻TM原子之间的相互作用是以离子键为主的离子-共价混合键，金属原子Nb，W和Ru之间为较弱的金属键相结合。这些特征支持TM-H具有比Nb-H更强的化学键，说明TM掺杂有利于改善其结构稳定性，增强抗氢脆能力。TM掺杂导致Nb合金的氢溶解度降低，可以减少氢化物形成，有助于抑制氢脆。同时TM掺杂后，H原子扩散能垒降低，扩散系数增加，特别在 600K 温度环境下， Nb15RuH 具有较高的扩散系数(2.14×10-8m2/s)。这确保了在抗氢脆性良好的条件下，NbxTM合金具有优异的氢渗透性能。 3、为研究氢原子在纯Nb表面的氢渗透机理，建立了H原子在Nb（110）表面扩散的合理模型：表面原子层为7层，真空区域厚度为15 ?。发现H在表面Hollow位置处吸附能最大，且此处H原子距Nb表面垂直距离最小，故原子间作用力更强，说明H优先占据Hollow位。采用CI-NEB法计算了H从Hollow位渗透到次表面层稳定间隙位置的扩散能垒值（0.78 eV）和扩散系数（1.72×10-13 m2/s）。同H原子在Nb块体内部扩散相比，表面扩散的能垒值较高、氢扩散系数低，表明改善氢原子表面扩散性能对提高Nb基膜的整体氢渗透性能非常重要。