钛合金因其具有优良的综合的力学性能,生物相容性和形状记忆性能而被广泛地应用于航空工业和医用种植领域。近年来,设计和开发具有高强度与低弹性模量的β型钛合金成为了钛合金研究的重点之一。本文主要采用了第一性原理方法,研究了加入Mo、Nb和Ta元素的钛合金β相,α相和ω相的结构性质、相稳定性、弹性性质以及晶格振动性质。结合能计算结果显示,随着合金元素Mo、Nb和Ta含量的增加,β相稳定性逐渐增强。且相同合金成分时,Ti-Mo结合能绝对值最大,说明原子间成键最强,结构最稳定。而Ti-Ta结合能绝对值最小,原子间成键最弱,稳定性强弱由大到小顺序为：Mo>Nb>Ta。声子计算结果表明,β型Ti-Mo合金在Mo含量为50at.%时就已经能稳定存在,Ti-Nb合金在Nb含量为75at.%时能稳定存在,而Ti-Ta合金在Ta元素含量为75at.%时仍不能稳定存在。对α相和ω相在合金元素为25at.%的研究结果显示,Ti-25at.%Nb合金α相和ω相皆为稳定结构,且此时β相结合能绝对值小于α相和ω相,说明此时β亚稳相有向α相和仞相转变的趋势。二元Ti-Nb、Ti-Mo和Ti-Ta合金态密度计算结果表明,β、α 和ω相的总态密度都是主要由各原子d电子轨道贡献,且随合金元素含量的增多,夕相d电子轨道成键逐渐增多,合金越来越稳定。弹性性质计算表明,二元β相钛合金中,随着Nb、Mo和Ta合金元素含量增加,C11-C12逐渐增大,因此合金的稳定性也在逐渐增加。杨氏模量在合金元素含量为25at.%附近时达到最小值,因此在进行多元合金成分设计时,可为基体合金成份的设计作参考。通过计算C11、C12和C44与价电子浓度e/a的关系发现,对于Ti-Nb、Ti-Mo和Ti-Ta合金,当e/a分别大于4.10、4.16和4.11时,合金β相才可能出现并且满足弹性稳定。三元Ti15at.%Nb-xSn钛合金计算结果显示,随Sn元素的增加,合金晶格参数呈线性增加趋势,且合金β相稳定性逐渐增高。