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Ni3Al和NiAl合金因不能同时拥有良好室温塑性和高温强度，限制了其高端应用；镁合金也由于存在热力学不稳定相Mg17Al12，当环境温度在150℃以上时，其强度和抗蠕变性能急剧下降；合金化是改善金属间化合物力学性能的有效途径，研究合金元素、点缺陷对镍基及镁基金属间化合物性能的影响具有重要意义。 本文采用第一性原理方法，通过计算合金化后金属间化合物晶胞的晶格常数，形成热和结合能，力学性质，热力学性能，点缺陷的形成能和平衡浓度，态密度和电荷密度等，对V、Nb在Ni3Al中的取代行为及合金化效应，Ni3X(X:Al，Mo，Ti，Pt，Si，Nb，V和Zr)金属间化合物的结构、力学和热力学性质，点缺陷对B2-NiAl性能影响，Y合金化Mg17Al12相及Al2Y相稳定性、力学性质及电子结构，及Zr合金化Mg2Ni氢化物能量与电子结构等进行了研究。 通过计算V掺杂Ni3Al点缺陷结构及合金化效应，分析空位和反位的形成热，再考虑不同反位之间的形成热，并比较其形成热大小来分析占位的规律，以及研究Ni3Al的电子结构，分析成键的能力，点缺陷的形成能和平衡浓度，研究发现：Ni3Al合金中反位缺陷较空位缺陷易形成，NiAl是Ni3Al合金中最主要的反位缺陷，Al位最易形成缺陷，在1400K时，空位缺陷的浓度远远低于反位缺陷的浓度；V能提高Ni3Al合金体系的稳定性。 通过计算Nb在Ni3Al中的取代行为及合金化效应，分析Nb占据Ni格点和Al格点形成超晶胞的总能量，形成热，结合能，态密度和电荷密度，对比得到合适的取代行为及固溶度，并讨论了格点排布方式（松散分布和紧凑分布）对体系能量的影响。结果发现：Nb原子倾向于取代Ni3Al中的Al原子，Nb原子占据的格点更倾向于紧凑分布，Nb原子能提高Ni3Al的稳定性，Nb在Ni3Al中的极限固溶度介于6.25at％~12.5at%之间。 计算了Ni3X(X:Al，Mo，Ti，Pt，Si，Nb，V和Zr)金属间化合物的结构、力学性能、形成热和电子结构，结果表明：本文研究的Ni3X金属间化合物都具有力学稳定性；力学性质分析发现Ni3X金属间化合物的刚度按Ni3Al，Ni3Zr，Ni3Nb，Ni3Pt，Ni3Mo，Ni3Ti，Ni3V和Ni3Si的顺序依次增强，塑性按Ni3Ti，Ni3Si，Ni3V，Ni3Zr，Ni3Al，Ni3Mo，Ni3Nb和Ni3Pt的顺序依次增强，Ni3Al，Ni3Mo，Ni3Pt，Ni3Si，Ni3Nb，Ni3V和Ni3Zr是延性相，而Ni3Ti是脆性相；形成热分析发现Ni3X金属间化合物的形成热均为负值，都是热力学稳定相；电子结构分析可知Ni3X金属间化合物都是磁性化合物，Ni3Si的结构最稳定源于较强的离子键、共价键和金属键共同作用的结果。 研究点缺陷对B2-NiAl性能影响，计算了B2-NiAl点缺陷结构的形成热，形成能，点缺陷平衡浓度，力学性质和电子结构等。结果表明：B2-NiAl合金拥有较好的塑性和较差的成键强度；形成热，形成能和点缺陷平衡浓度的计算表明 Ni空位和Ni反位是B2-NiAl合金中主要的点缺陷结构；通过G/B0和Cauchy压力(C12–C44)判据可知Ni空位、Ni反位和Al反位均能降低B2-NiAl合金的塑性，Ni空位是B2-NiAl合金中主要的点缺陷导致B2-NiAl合金的塑性变差，Al空位能提升B2-NiAl合金的塑性，但Al空位的含量低作用很小；态密度计算表明B2-NiAl合金是导体，除Ni反位缺陷以外其它点缺陷都能提升B2-NiAl合金的稳定性。 计算了Y合金化Mg17Al12相及Al2Y相的晶格常数、结合能、弹性常数、热力学性质和电子态密度，分析了Y对Mg17Al12相的晶格常数及其结构稳定性的影响，研究了Mg17Al12相、Al2Y相和Y合金化Mg17Al12固溶相的热力学性质，力学性质和电子结构。结果发现：Y合金化后固溶相结构稳定性增强，(Mg5Y12)Al12的稳定性最高，且形成的第二相Al2Y比相应Y合金化固溶相结构更稳定，原因主要是体系存在较强Al-Y离子键和Al-Al共价键的共同作用；(Mg5Y12) Al12的金属键最强，Mg17Al12其次，Al2Y最差；Mg17Al12和Al2Y为脆性相，而(Mg5Y12) Al12为延性相，且Al2Y的塑性最差；合金体系中形成了热稳定性高的Y合金化固溶相及第二相Al2Y，这些相的热稳定性并不因温度的升高而消失，其热稳定性均比Mg17Al12相高，因此Y的合金化提高了AZ91镁合金抗蠕变性能。 计算了Zr合金化Mg2Ni氢化物能量与电子结构，确定了Zr合金化Mg2Ni相的最稳定结构，再对其氢化物的晶体模型合金化前后的能量进行计算与分析，计算了体系的态密度，Mulliken电子占据数和电荷密度，揭示了体系解氢性能改善的电子机制。结果发现：Zr合金化Mg2Ni后形成Mg(I)ZrNi的相结构最稳定，Zr原子最易占据Mg(I)：(0.5，0，z)，z=l/9位置，原因是体系在费米能级(EF)处附近的成键电子数最多；进一步计算其氢化物的解氢反应热发现：Zr合金化 Mg2Ni氢化物后，体系解氢所需吸收热量与合金化前相比明显降低，体系解氢能力得到增强，原因是Zr合金化后导致体系的稳定性降低，削弱了H-Ni和H-Mg间的成键作用。