本文在金属材料系统科学理论框架下,对难熔金属W、Mo、Ta、Nb及其二元合金Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo的价键结构及相稳定性进行了系统的研究和分析。应用纯金属单原子理论,在单原子自洽法的基础之上,从“能”和“形”两个方面提出确定金属价键结构的新方法——能形法。以简单金属Al和过渡金属Ti与Cu为例详细介绍能形法确定价键结构的基本原理和计算过程,并与其它确定价键结构方法进行比较。能形法克服两态杂化和三态杂化多解的问题和基本态选择的困难,定出更加精细的价键结构。通过能形法确定了金属W、Mo、Ta、Nb晶体的价键结构,相比Pauling和Brewer确定的价键结构,能形法确定的价键结构更精细。分析其物理性质与其价键结构的相关性,定性地说明了金属W、Mo、Ta、Nb晶体的熔点、杨氏模量、刚性模量、弹性模量、布氏硬度、热导率和电导率与价键结构的相互关系。研究温度和压力对金属W、Mo、Ta、Nb晶体的价键结构的影响。结果表明:温度影响价电子结构的分配,随着温度的升高,共价电子e_c（d_c,s_c,p_c）减少,近自由电子e_f增加,其影响程度与温度对线膨胀系数影响相关,不过在固相范围内,温度的影响不大。随着温度的升高,键长增大,单键半径增大,键价降低,键能降低;压力影响价电子结构的分配,随着压力的升高,共价电子e_c（d_c,s_c,p_c）增加,近自由电子e_f减少,晶体的共价性增加,金属性下降。随着压力的升高,键长缩短,单键半径缩短,键价增大,键能降低。利用特征晶体理论对Ta-W,Nb-Mo和Ta-Mo合金的价键结构和相稳定性进行了系统的研究和分析。确定无序bcc结构Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo合金的能量相互作用的方程都为第9方程和原子体积相互作用的方程都为第9方程。获得了bcc结构Ta-W,Nb-Mo和Ta-Mo合金中的特征晶体序列的价键结构。利用特征原子排布设计方法研究了Ta-W,Nb-Mo和Ta-Mo系统中无序bcc A2和典型结构的有序合金（如bcc B2,DO₃A₃B和DO₃ AB₃）的价键结构随成分变化的关系曲线,分析了有序无序转变价键结构的变化规律;当无序的bcc A2相向有序bcc B2、DO₃ A₃B或DO₃AB₃转变时,其价键结构变化规律是原子之间成键电子增多,近自由电子减少;键距缩短,键上电子对增多;结合能增大,晶体结合更紧密。根据特征晶体模型,结合合金统计热力学,研究了Ta-W,Nb-Mo和Ta-Mo系的热力学性质。合金中液相、无序bcc相和有序相的吉布斯自由能被描述;Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo合金相图被评估与预测。在固液相图部分,其结果与实验信息和文献评估一致;在有序无序部分,其结果优于第一原理预测的结果。从Ta-W、Nb-Mo、Ta-Mo合金中有序相的形成焓和bcc B2的转变温度分析可得,Ta-Mo合金的原子相互作用最强,Nb-Mo合金原子相互作用次之,Ta-W合金原子相互作用最弱。