TiAl合金因为其优异的性能:轻质、高比强度、耐磨、抗燃烧、抗氧化等,在航空航天、汽车制造等工业领域广泛应用,但拥有两个突出的缺陷:室温塑性差以及高温抗氧化性差。随着合金性能改善技术的不断发展,人们在实验方面对TiAl合金的应用有了更为深入的研究和认识。然而实验结果并不能反映微观上原子间的相互作用,因此本论文采用第一性原理计算的方法,探讨研究了 TiAl合金基本相的性能,γ-TiAl的氧化机理以及Cr原子掺杂对γ-TiAl抗氧化性能的影响,为实验及实际应用研究提供了理论指导。首先,基于Ti-Al二元相图,选取了 TiAl合金的四种基本相,计算结果表明四种构型皆具有热力学稳定性及力学稳定性,泊松比和B/G的计算结果说明了四种构型均为脆性材料。成键情况和电子结构表明TiAl和Ti3Al具有一定的共价性,这与Al-s、Al-p与Ti-d的轨道电子的杂化作用有关,且TiAl的共价性更强,这也是TiAl合金室温塑性差的微观原因。比较之下,Ti3Al的导热性更佳。其次,γ-TiAl为TiAl合金中最稳定的相,能量最低的同时具有最低的平衡体积,其中低指数表面（110）面的表面能较低,表面更稳定,因此探讨了O原子在γ-TiAl（110）表面的吸附及扩散过程。O原子倾向于吸附在富Ti位点,主要原因是O-Ti间的强相互作用。O原子的扩散过程吸热,扩散的关键步骤发生在表面层向亚表面的扩散中,活化能更高,该扩散一旦发生,进一步向体相内扩散就非常容易进行。通过利用Cr原子表面掺杂的方法可以有效抑制O从表面向亚表面的扩散,主要原因在于Cr原子的掺杂弱化了 O原子与合金原子的共价作用。最后,通过第一性原理计算,将Cr原子体相掺杂浓度与合金抗氧化性的关系展示出来。用原子形成能来表征合金抗氧化性能的高低,结果表明当Cr原子掺杂浓度在7%～9%左右时,不仅具备一定稳定性,可以稳定存在,易于制备,而且Al原子扩散能力有所提升,Ti原子扩散能力得到抑制,O原子也不易向合金内部扩散,有利于在合金表面形成致密有保护性的Al2O3膜。其中掺杂体系T4A0是理论上最为理想的掺杂构型。在本论文的最后,我们总结了合金化对γ-TiAl合金抗氧化性能影响的微观机理,并对进一步计算Cr原子掺杂对合金抗氧化性能的影响进行了展望。