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本文采用基于密度泛函理论的第一原理计算,交换关联泛函选择局域密度近似(LDA),对Ti-V系的三种典型合金,D03型Ti3V合金,B2型TiV合金以及D03型TiV3合金的力学性质和电子结构进行了计算。另外对Cr含量对Ti-V-Cr三元合金体系的结构稳定性及抗腐蚀性进行了电子结构计算。主要结论如下:对三种合金的力学性质及电子结构计算结果如下:(1)合金体系内聚能和形成能的计算表明:TiV3结构最稳定,其次是TiV,而Ti3V结构稳定性最弱。Ti3V形成能力最强,其次是TiV,而TiV3形成能力最弱。三种合金的形成能都为负值,三种合金都可以稳定的存在。(2)自间隙形成能的计算表明:三种合金的自间隙构型中,与Ti的自间隙构型相比,更容易形成V的自间隙构型;不管是Ti自间隙还是V自间隙,TiV3的自间隙形成能均最大。不管是Ti的自间隙构型还是V的自间隙构型,均是挤列子自间隙形成能最低,最容易形成。哑铃构型中,<110>和<111>自间隙形成能较低,构型较稳定。(3)力学性质的计算表明:三种合金均满足立方结构的机械稳定性标准。TiV3合金的体弹性模量和剪切模量均最大,说明TiV3合金的形变能力最弱。三种合金均为韧性材料。体模量及硬度计算表明,TiV3的硬度最高,其次是TiV,而Ti3V的硬度最低,这与自间隙形成能的计算结果一致。(4)态密度的计算表明:三种合金在费米能级处的态密度值均大于零,均呈现明显的金属特性且具有导电性。三种合金在费米能级处均主要由Ti,V的p,d轨道电子提供态密度。三种合金在费米能级左侧出现了明显的杂化现象,说明三种合金都具有明显的共价特性。由计算出的态密度和费米能级分析可知,TiV3合金在三种合金中最不容易失去电子,从金属腐蚀的机理可知,TiV3合金在三种合金中抗腐蚀性最优。(5)三种合金差分电荷密度计算表明:在Ti3V合金中,金属键强于共价键。三种合金中,随着V含量的增加,金属性减弱,共价性增强,合金结构变得稳定。对Ti-V-Cr合金体系的计算结果总结如下:(1)对Cr原子替换Ti3V合金中Ti原子所形成的Ti-V-Cr合金体系的结构稳定性进行讨论时发现,Cr含量为12.50 at.%的Ti10V4Cr2合金,两个Cr原子对Ti原子的位置替换所对应的内聚能差别较大。当两个Cr原子替换距离为第二近邻的两个Ti原子时,内聚能最低,结构最稳定。替换其他位置时,内聚能均升高,结构稳定性减弱。对于其余几种Cr含量的Ti-V-Cr合金体系,Cr原子对Ti原子的位置替换对结构稳定性影响不大。(2)由计算出的内聚能可以看出,在Ti3V合金中添加少量Cr元素,内聚能略有升高,结构稳定性略有下降。但随着Cr含量的增加,内聚能升高的较快,说明在Ti-V-Cr合金体系中,Cr含量越大,越不利于合金体系的结构稳定性。但合金体系的形成能均为负值,说明形成后的合金都可以稳定的存在。(3)未加入Cr元素的Ti3V合金费米能级最高。Cr含量在25 at.%范围内(Ti12-xV4Crx(x=1-4)),随着Cr含量的增加,合金体系的费米能级依次减小,合金体系越不容易失去电子,合金体系的抗腐蚀性增强。(4)合金体系态密度计算结果表明:随着Cr含量的增加,合金体系的赝能隙和杂化现象逐渐消失,合金体系共价特性减弱,合金体系的结构稳定性降低,与内聚能的计算结果吻合。其次,随着Cr含量的增加,整个能量范围内态密度的峰值向低能量方向移动,并且费米能级处的态密度值明显减小,表明合金体系电子变得稳定,不容易失去电子,合金体系抗腐蚀性增强。