第一性原理方法在不依赖经验参数条件下，能够对材料的结构与性能进行预测，在材料设计、结构预测以及性能分析方面起着重要的作用。本文的计算工作是基于密度泛函的第一性原理方法，以广义梯度近似处理交换关联能，采用超软赝势平面波方法计算了不同组分钛金属氮化物的平衡原子组态和电子结构的相关信息。计算工作主要围绕下列内容开展： 针对N元素在Ti-N化合物中对键合属性的影响。论文工作选取了Ti、TiN、TiN2三种不同组分的钛化物作为研究对象，分别计算它们在不同原子组态下的平衡晶格常数、键长、体弹模量、弹性系数和赝势总能。通过应力应变能得到的力学稳定性判据，筛出每种组分下的不稳定结构；以赝势总能随体积的变化曲线确立了每种结构的平衡位置，由赝势总能的大小顺序确定了每种组分下的最稳定结构以及可能的相转变路径；根据不同原子间键合的特征，对键长变化对影响硬度的重要力学参量体弹模量和剪切模量的影响进行了分析讨论。 在不同的原子组态下，根据各自能带结构、电子态密度随配位环境的变化，分析讨论了不同配位环境下原子间的键合属性，结合力学性质的计算，给出影响钛基氮化物的硬度的主要因素；随后采用不同计算模型，根据不同结构的电子结构信息的变化，讨论了不同键合属性与钛基氮化物硬度的联系；通过不同轻质非金属元素钛化物能带结构与态密度的计算，讨论了价电子浓度差异引起的键合属性差异以及这种差异在剪切模量上的表现：利用在TiN中引入N空位以及增加N元素的化学计量比方法，讨论了N空位以及富氮情况N原子引起的钛基氮化物的键合属性对硬度的影响。 另外，也针对目前关于Ti、TiN高压性质以及高压相变存在的分歧展开了计算，通过焓随压强的变化以及电子结构信息的讨论为这方面理论的深入提供了数据参考。