纯Ti是迄今为止所发现的储氢(氘、氚)密度较高的单质金属材料，它的氢(氘、氚)化物具有较高的热力学稳定性。由于钛的价格相对比较便宜，钛膜也易制备，因此，目前广泛用作超低平衡压氢同位素贮存和氚靶材料。但贮氢(氘、氚)后的钛氢(氘、氚)化物易发生氢(氘、氚)致碎化，钛氢(氘、氚)化物的机械强度也较低，氚衰变产生的3He在基体内的累积所造成的损伤更限制了钛氢(氘、氚)化物的使用寿命。显然，纯Ti已不能完全满足氢同位素贮存对其性能的要求，合金化是改善钛氢(氘、氘)化物力学性能和使用寿命的有效手段之一。实验上寻找理想的储氢(氘、氚)用的钛合金过程既费时，实验周期和成本也很大，还有放射性损伤的危险，所以，本论文希望通过第一原理计算研究合金化对钛氚化物中He行为的影响，以从理论上发现能改善钛氚化物固氦性能的合金元素，为储氢(氘、氚)用钛合金的制备提供参考。　　 高温合金中的H致脆性问题已经研究了多年，也据此改进了处理工艺，不过，它的作用机理仍存在着争议。理论计算包括第一原理计算，可尝试不同成分、不同结构和不同晶格错配度下的H致脆性问题；尽管第一原理计算结果，不能完全解决实际高温合金中的问题，但可以揭示这些问题的本质。本论文的第二部分主要用第一原理方法研究在Ni—Ni3Al体系中掺杂B、Zr等元素后对抑制H致脆性的作用，以加深对其作用机理的理解。　　 为了研究TiT2体系中氦(He)的占位行为和过渡族金属合金化的固氦效果，本文作者建立了用于低He浓度和高He浓度的模型，第一原理计算结果显示：　　 1)低He浓度时，He倾向于占据衰变前氚(T)所在的四面体间隙位置，而不是空间更大的八面体间隙位置；　　 2)低He浓度时，合金化元素固氦作用强弱排列如下：Nb＞Y＞Zr＞Pd＞Ru＞Tc＞Rh＞Cr＞Mo＞Ag＞Ti＞V＞Mn＞Sc＞Fe＞Co＞Ni＞Cu＞Cd＞Zn；　　 3)在高He浓度时，He与TiT2中有利的合金元素有成键吸引作用，但He原子之间成反键排斥作用，He由四面体间隙位置向八面体间隙位置迁移；　　 4)高He浓度时，合金化元素固氦作用强弱排列如下：Y＞Nb＞Mo＞Zr＞Cr＞Tc＞Ru＞Rh＞Cu＞Sc＞V＞Ti＞Mn＞Co＞Fe＞Ni＞Pd＞Ag＞Cd＞Zn；　　 5)不同氦浓度下，合金元素的固氦机制是不同。低He浓度时，有利的合金元素具有比Ti更强的把He捕获在四面体间隙位置的能力，它们降低了He的移动性，进而抑制了大He泡的形成。高He浓度时，理想的合金元素与He原子之间存在尽可能小的排斥作用，从而能延缓He泡的破裂。　　 第二部分用第一原理方法研究了Ni—Ni3Al合金体系中晶格错配度对H和B的占位行为的影响、B和Zr对体系的致韧作用以及B和Zr对H致脆性的影响：　　 1)在小的错配度范围内，H和B都能偏析到Ni—Ni3Al合金体系的Ni相，Ni/Ni3Al相界和Ni3Al相，不过，在这些区域B比H具有优先占据权；　　 2)当错配度变大时，B会从Ni相偏析到Ni/Ni3Al相界，而H仍坚持偏析到Ni相，说明Ni/Ni3Al相界或晶界不是捕获H的陷阱；　　 3)基于Rice-Wang模型和最大理想剪切应力模型，本文作者提出了一种用键序计算Griffith界面劈裂功和最大理想剪切应力的方法，从而可以定量地解释H致脆性、B致韧性以及Zr致韧性；　　 4)Zr顷向于偏析到富Ni的区域。当Ni相、Ni3Al相以及Ni/Ni3Al相界共存时，Zr的偏析倾向从强到弱排列为：Ni区域>Ni/Ni3Al相界＞Ni3Al区域。这个特点也使得Ni3Al相中的Z顺向于置换Al原子而不是Ni原子；　　 5)Zr对Ni相、Ni/Ni3Al相界和Ni3Al相都有致韧作用，其作用强弱排序为：Ni3Al相＞Ni＞Ni3Al相界＞Ni相；　　 6)对比B和Zr对H的形成能的影响，可以发现，不论B在哪个区域(Ni相区域、Ni/Ni3Al相界区域和Ni3Al相区域)中，B都有助于抑制Ni—Ni3Al体系中的H致脆性；而Zr的作用受它的置换环境的影响：在Ni相和Ni/Ni3Al相界上，Zr的置换可抑制H致脆性，但在Ni3Al相中这种置换反倒会促进H的偏析，从而不利于抑制H致脆性。