TiAl合金作为一种理想的高温结构材料,具有密度低、比强度高、抗蠕变以及抗氧化等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造等其他相关行业。合金化元素添加是改善合金性能的有效方法。Hf,Ta,W,Re合金化在提高TiAl合金力学性能方面有着显著的影响,但其对于热力学性质影响的研究较少。本文利用密度泛函理论(DFT)结合准谐近似方法研究了 Ti16Al16,Ti15Al16X和Ti16Al15X(X=Hf,Ta,W,Re)的电子结构及热力学函数,探索合金化改善TiAl延展性及高温热强性与热稳定性难以协调问题的有效方法。形成能的计算显示,X(X=Hf,Ta,W,Re)原子合金化结构均为稳定结构,计算形成能的差值得出Hf,Ta原子倾向于占据Ti位,W,Re原子倾向占据A1位。轴比的计算结果显示,Hf,Ta,W,Re原子替换Al原子及Hf原子替换Ti原子能够提高TiAl的延展性,Ta,W,Re替换Ti原子对合金延展性无改善作用。电子态密度的分析解释了 X原子倾向占位的原因,电荷密度的分析发现Hf原子掺杂降低TiAl中原子间的键合强度,使合金硬度减小;Ta,W,Re原子掺杂使TiAl键合强度增强,提高了合金的抗压缩能力。X原子掺杂使Ti16Al16中横向声学支消失,显示掺杂原子对声学支作用较大,而声学支与材料热力学性质密切相关,说明合金化原子对合金热力学性能作用显著。Ta,W,Re原子占据Ti位能够同时提高合金的热强性和热稳定性,Ta,W,Re原子占据Al位分别在T<520K,T<650K和T<750K时热强性较TiAl有增强,但随温度升高,存在热稳定性不足的缺点。Ti-Al-Hf在整个温度范围内对TiAl无改善作用。