金属间化合物研究是近十年来国际材料界研究的热点之一。金属间化合物是原子有序排列的中间相，晶体结构上原子排列的长程有序性和原子键合方式上具有金属键和共价键的双重性，使其可能兼有金属和陶瓷材料的性能特点，从而成为新型结构材料的重要分支，并获得广泛的应用。 TiAl基金属间化合物具有低密度、较高弹性模量以及良好的高温强度、抗蠕变和抗氧化能力，可广泛应用于汽车或航空发动机的高温部件如涡轮盘、叶片和气门阀等。γ-TiAl由于具有较好的综合性能，是TiAl基金属间化合物中有良好工业应用前景的一种金属间化合物。但是较低的室温塑性阻碍了它的快速发展，其中，合金化是使之室温性能得以改善的最主要的途径。 本论文基于密度泛函理论的第一原理离散变分(DV)和DMol方法，对γ-TiAl合金及其掺杂体系进行了第一原理电子结构和能量学研究，给出了γ-TiAl中的能量学信息和键合特征，在电子层次上探索微观与宏观物性的关联。 本论文包括以下三部分的工作： 一、L<,10>TiAl中3d过渡元素的第一原理研究。利用密度泛函理论框架下的第一原理DMol和DVM方法研究了3d过渡金属如V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni等对L<,10> TiAl的力学性能的影响。转移能的计算结果表明这些3d合金化元素都具有Al占位倾向并且其占位优先顺序为：VTa。另外，Mulliken轨道占据数分析，态密度以及差分电荷密度分析结果均表明难熔元素Ta和W的引入可以提高杂质元素与其近邻基体元素之间的相互作用，提高各相应原子之间的键合强度，导致较强的固溶强化效应。结果表明Ta和W在γ-TiAl中的作用方式相同。