本文通过第一性原理计算方法从结构稳定性、机械性能及电子结构方面系统研究了不同浓度Al合金化对D8_m结构的β-Ta₅Si₃性能的影响。理论计算结果表明二元和三元β-Ta₅(Si_1-xAl_x)₃均满足热力学稳定性和机械稳定性的条件,但是Al的添加会降低β-Ta₅Si₃的热力学稳定性。通过对弹性常数的计算,表明随着Al添加浓度的增加,β-Ta₅(Si_1-xAl_x)₃的体模量（B）、剪切模量（G）和杨氏模量（E）均发生下降,说明Al合金化会降低β-Ta₅Si₃的硬度和抵抗剪切变形能力。利用体模量与剪切模量的比值（B/G）、泊松比以及柯西压力值评估了合金化后β-Ta₅Si₃韧性的变化,结果表明Al合金化能增强β-Ta₅Si₃的韧性,同时当两个Si原子被Al原子置换后表现出最好的韧性。通过态密度的计算,证明了Al-Ta金属键的形成以及β-Ta₅Si₃共价特性的弱化是Al合金化增强β-Ta₅Si₃韧性的主要原因。基于计算结果,利用双阴极等离子溅射沉积技术在316L不锈钢表面制备β-Ta₅Si₃和β-Ta₅(Si_0.83Al_0.17)₃纳米晶涂层。XRD结果表明两种涂层的相组成仅为单一D8_m结构的β-Ta₅Si₃相。涂层截面SEM结果表明两种涂层都表现均匀致密且厚度为20μm左右,与基体都有很好的结合。TEM表明了两种涂层的微观结构均由晶粒尺寸大小约在4 nm的细小等轴晶粒构成,β-Ta₅(Si_0.83Al_0.17)₃涂层表现出（002）和（400）择优取向。通过载荷位移曲线测试,结果表明纳米晶涂层能极大提高基体的硬度及弹性模量,Al合金化降低了β-Ta₅Si₃纳米晶的硬度及弹性模量。划痕测试结果表明Al合金化进一步地提高了β-Ta₅Si₃涂层与基体的结合力和接触损伤抗性。在3.5 wt.%NaCl溶液中的电化学测试表明,Al的添加能够增强了β-Ta₅Si₃纳米晶涂层的耐腐蚀性能。通过对不同冲蚀和空蚀条件下电化学性能和失重量及形貌研究,结果表明Al合金化后的β-Ta₅(Si_0.83Al_0.17)₃涂层表现出最好的耐冲蚀和耐空蚀能力。