TiAl合金因其具有质轻、比强度高和高温抗蠕变能力强等优异的性能，成为代替Ni基重合金最具有潜力的高温结构材料之一，但是高温抗氧化能力不足严重制约了它在实际生产中的广泛应用。本文围绕γ-TiAl金属间化合物与初氧化生成产物金红石相TiO₂展开第一性原理计算，研究了TiAl/TiO₂界面结构、界面稳定性、界面结合强度及界面原子的电子结构特性。首先，计算了γ-TiAl块体及稳定性最高的γ-TiAl（110）表面的电子结构和稳定性特性。结果显示γ-TiAl中Ti与Al以共价键结合，Al终端的γ-TiAl（110）表面表面能最低，最稳定。与Al终端γ-TiAl（110）表面比较发现，缺陷（Ti空位）更易于在Ti终端γ-TiAl（110）表面出现，在缺陷（Nb掺杂）的影响下，Al终端γ-TiAl（110）表面较Ti终端γ-TiAl（110）表面更稳定。其次，计算了金红石型TiO₂块体和四个低指数表面的电子结构特性和稳定性等性质。块体TiO₂为半导体，TiO₂四个低指数表面中（110）表面最稳定且最容易解离。最后，研究了5种不同匹配的TiAl（110）/TiO₂（110）界面，结果表明界面两侧的O原子和Al原子间存在较强的相互作用，O原子可以扩散至TiAl侧，Al-O键在界面连接中起主要作用。Al-O键在O位于Ti-Al桥位匹配的界面中作用最强，使得该界面结合最牢固、最稳定，即TiAl与TiO₂间最有可能以此种界面结合。缺陷（Ti空位和Nb掺杂）将降低界面的结合强度及稳定性，同时缺陷也影响界面的相对稳定性，Ti空位和Nb掺杂使O位于缺陷γ-Ti桥位的TiAl/TiO₂界面成为最稳定界面，有助于抑制非保护性氧化膜TiO₂的形成。