本文选取置换金属原子Zr、V、Nb、Cr,及间隙原子B、C、N和O作为第三组元添加入Ti5Si3中,利用基于密度泛函的第一原理超软赝势平面波法对合金化元素在Ti5Si3的占位及合金元素对其电子结构、弹性性质的影响做了分析。置换金属元素在Ti5Si3的占位是由元素半径决定的。半径大于Ti原子的元素Zr倾向于占据非链上空间较大的Ti6g位置,半径小于Ti原子的V和Cr倾向于占据链上的Ti4d位置,Nb具有与Ti原子相当的半径,可以同时占据Ti4d位和Ti6g位。Zr元素对Ti5Si3的韧性没有影响,而V、Nb和Cr可以有效提高Ti5Si3的韧性,但是各自的机制不同。置换元素对Ti5Si3的韧性改善与其半径无关,而是由电子在靠近费米能附近的d(Me4d)–d(Me4d)成键态、反键态和d(Me6g)非键态的占据决定。成键同时有利于体模量B和剪切模量G;非键的增加则会增加体模量B,降低剪切模量G;反键会同时降低体模量B和剪切模量G。间隙原子的添加会降低Ti5Si3的韧性。这是由于间隙原子p层电子与d(Ti6g)电子成键态加强,体模量和剪切模量同时增加。另一方面,Ti6g非键态在减少,降低了材料的体模量,提高了剪切模量。综合结果导致体模量和剪切模量都在增加,只不过体模量增加的程度没有剪切模量的大。这就导致间隙原子添加后,Ti5Si3的韧性反而在降低。