TiAl基合金由于其良好的比强度、高温抗蠕变性能和导热性,做为中高温轻质结构材料在航空航天领域应用潜力较大,然而,由于室温塑性低和可加工性差制约了其应用。另外,航空发动机越来越高的推重比的需求对高温合金材料的抗氧化性提出了更高的要求,在如何提高合金的塑性和高温抗氧化方面的研究,将对TiAl基高温合金的实际应用具有重要的意义。合金化作为改善材料性能的重要手段,在TiAl基合金中得到了广发的应用,使得合金的多方面性能得到改善和提高。本文采用第一性原理的方法,研究了常用合金元素合金化对TiAl基合金的γ相和α₂相的弹性性能和间隙原子扩散性能的影响,从而获得一些实验上难以获得的性能参数,为TiAl基合金的成分设计和优化提供理论支持。通过对γ相和α₂相在压力作用和合金元素固溶情况下的晶体结构、电子结构、弹性性能、热力学性能和氢、氧间隙原子的晶格扩散性能等的计算。得到如下结论:（1）计算了压力作用下γ相和α₂相的晶体结构、弹性性能和热学性能。结果表明:γ相和α₂相在压力作用下晶格主要压缩方向存在差异,分别为c轴和a轴方向;零压下,γ相具有更高的强度和更差的塑性,两相的强度和塑性随压力的升高而升高;在20GPa左右的压力作用下,两相的强度、塑性、热膨胀系数和热容等性能趋于一致。（2）计算了γ相和α₂相的R元素（R=Zr、Hf、Sn、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Co、Ni和Ga）固溶体的晶格常数、电子结构、弹性和热性能。结果表明:在γ相中,倾向于置换Ti原子的元素有Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和W,而倾向置换Al原子的为Sn和Ga,占位趋势不明显的元素有Mn、Co和Ni。W、Mo、Cr、V、Sn、Ta、Nb和Ga元素固溶强化作用明显,可以提升γ相的强度和硬度,其原因为:合金化导致态密度整体左移,晶体的结构稳定性提高,原子间成键的共价性增大。Co、Mn和Ni元素有利于改善合金体系的塑性,原因是:合金化引起态密度的主成键峰变宽变缓,Ti（d）-Al（p）键的消弱作用,原子间成键的共价性减弱。在α₂相中,除合金元素Sn和Ga元素倾向于置换Al原子外,其它元素均倾向于置换Ti原子;Ta、Ga、Hf、V、Nb和Zr元素固溶强化作用明显,合金体系强度和硬度增加,其引起原因为;合金化导致晶体中成键强度增大,共价性增强。Co、Cr、Ni、Mn、Sn、W、和Mo元素有利于改善合金体系的塑性,效果较为显著有Co、Cr和Ni元素。（3）计算了氢原子在γ相和α₂相中及其固溶体中的扩散行为。结果表明:两相中氢原子的最稳态间隙位置均为富Ti八面体间隙;γ相中氢原子更倾向于层内扩散,其扩散势垒约为0.48eV;α₂相中层间扩散更加容易,能量势垒约为0.72eV,氢原子在γ相晶体中的晶格扩散较易。V、Cr、Fe、Co、Ni和Cu元素可以降低氢原子在γ相中的初始扩散势垒,而Mo和W元素影响不大;Nb、Ta和Mn元素则起增大效果使氢原子扩散更加困难,原因为合金原子引起稳定间隙八面体的组成面的三原子之间的成键类型及强度发生了变化。Nb、Ta和Mn可以增大氢原子在γ相中的层内扩散和在α₂相中层间扩散的扩散势垒,在γ相中扩散势垒分别为0.55eV、0.51 e V和0.99eV,在α₂相中扩散势垒分别为0.94eV、1.04eV和0.88eV。（4）计算了氧原子在γ相和α₂相中及其固溶体中的扩散行为。氧原子在纯净的γ相和α₂相中的最稳态间隙位置均为富Ti八面体间隙,γ相中氧原子的层内和层间扩散势垒均约为1.26eV,而α₂相中分别约为2.83e V和2.79eV。氧原子在Ti15A16R（R=V、Nb、Ta、Cr、Mo和W）中均倾向占位为距离R原子最远的富Ti八面体间隙;Cr和V元素固溶后氧原子的扩散势垒变小,扩散系数增大;而Nb、Ta和W元素则对氧原子扩散起阻碍作用,其扩散势垒分别增大为1.29eV、1.30 eV和1.31eV。Nb元素固溶后α₂相中氧原子的层间晶格扩散势垒将从2.79eV提高至3.53eV,高温下的扩散系数也明显降低,Nb元素有利于α₂相的抗氧化性能。