Ni基高温合金是在航空航天领域中应用最广泛的高温材料,其优异的高温力学性能与合金中的γ/γ’两相组织密切相关。然而,由于其自身熔点限制,Ni基高温合金难以满足航空航天工业进一步发展的要求。新型γ’相强化的Co基高温合金的发现为发展下一代高温合金开辟了新思路。Co-Ta基二元合金中存在亚稳的γ’-Co3Ta相,但其极易转变为D019结构相。因此,从理论的角度研究合金化元素对γ’相结构稳定性影响具有十分重要的意义。本论文拟通过第一性原理方法计算并研究合金化元素对Co-Ta基和Co-Ta-Al基高温合金中γ’相的结构稳定性、力学性能和热力学性质的影响,具体工作内容总结如下:(1)研究微量合金化元素X(X:Ru,Rh,Pd,Re,Ir和Pt)在L12结构和D019结构的Co3Ta化合物中的占位倾向,分析合金微量合金化元素X对OK基态下Co3Ta化合物的结构稳定性力学性质和热力学性能的影响。结果表明:在0～1600K温度范围内,Ru,Rh和Re的添加有助于提高L12-Co3Ta化合物较D019-Co3Ta的相对结构稳定性。尤其是添加微量的Re后,L12-Co3Ta化合物的稳定化温度范围提高了近300 K。Re的添加会增加L12-Co3Ta化合物的体积热膨胀系数对温度的敏感性。(2)研究不同浓度的合金化元素X(X:Ru,Rh,Pd,Re,Ir和Pt)在Co3Ta化合物中的占位倾向,分析合金化元素的浓度对Co-Ta-X体系中γ’相的结构稳定性弹性性质和热力学性质的影响。结果表明:合金化元素的浓度控制在6.25%至9.375%是最有利于提高L12的相对结构稳定性的。(3)计算合金化元素X(X:V,Ti,Ni和Cr)对在L12结构和D019结构的Co3(Ta,Al)中的占位倾向,并分析合金化元素X对γ’-Co3(Ta,Al)相结构稳定性的影响。结合应力-应变法,计算γ’-Co(Ta,Al,X)相的弹性性质,并利用电子结构分析合金化元素影响弹性性质的机制。结合德拜模型,研究合金化元素对γ’-Co3(Ta,Al)相的热力学性质的影响。结果表明:V、Ti和Ni均能提高γ’-Co3(Ta,Al)相的相对结构稳定性,特别是Ni。在0～1600K的温度范围内V、Ti、Ni和Cr都会增加L12-Co3(Ta,Al)化合物的力学和热力学性质对温度的敏感性,尤其是Cr。