钛合金具有优异的物理与化学性能，在航空、航天、机械、仪表、生物医药等领域获得广泛的应用。随着钛合金应用范围不断拓宽，人们对它的使役性能也提出了越来越严格的要求。从物理本质上掌握钛合金基本性能的相关机制和规律，是进行合金设计的必要前提。第一原理计算基本上不借助任何实验测量和经验参数，可进行独立计算预测材料的物理化学性质，是真正意义上的预测。将第一原理方法应用于钛合金设计，将为人们认识这类合金的物理本质提供强有力的手段。　　 本文用第一原理精确饼模轨道．相干势近似法（Exact Muffin-Tin Orbitals within Coherent Potential Approximation， EMTO-CPA）研究了合金元素对二元钛合金的性能的影响，所研究的合金元素包括元素周期表中第四，五周期中的过渡元素。　　 研究了二元Ti-V、Nb、Mo、Cr合金晶格常数，结果显示随V含量的增加，α（α’）相晶格参数aα减小，cα/aα略有增加；ω相晶格参数aω及cω/aω同时减小；β相晶格参数aβ减小。随Nb含量的增加，aα几乎不变，cα/aα增加；aω增加，cω/aω减小；aβ几乎不变。随着Mo和Cr含量的增加，α（α）相晶格参数aα增加，cα/aα略有减少；ω晶格参数cω/aω同时减小；二元Ti-Mo合金ω相晶格参数aω增加，而二元Ti-Cr合金ω晶格参数aω减小；β晶格参数aβ均减小。随V、Nb、Mo和Cr含量的增加，ω与β相的晶格错配度线性增加。　　 计算了合金元素对二元Ti-X合金体模量和弹性模量的影响。结果显示合金元素V、Nb、Mo和Cr含量均能提高α（α’），ω以及β相的体模量，β相的体模量低于其它两相。在Ti-X马氏体相变过程中，随着合金元素V，Nb，Mo和Cr含量的增加，β相的剪切模量C不断增加，而剪切模量C44略有减少，但是剪切模量C增加值大于剪切模量C44减小值，结果导致β相向α（α）相或β相向ω转变所需的驱动力增加，马氏体相变温度降低。各向异性常数A和G/B随着合金元素V、Nb、Mo和Cr含量增加而增大。虽然G/B的值同样随着成分的增加而变大，但是G/B的比值总体还处于较低的值，所以Ti-X合金仍然具有较好的韧塑性。　　 研究了合金元素对二元Ti-X合金相稳定性的影响。结果显示随着合金元素V、Nb和Mo含量的增加，β相越来越稳定，α相和中间过渡相ω相趋于不稳定。二元Ti-V/Nb合金α及ω相对于β相在1273K下的自由能差趋于正值，β相相对稳定性增加。随着Mo含量的增加，二元Ti-Mo合金α及ω相的形成热增加，α及ω相趋于不稳定；而β相的形成热减小，β相稳定性增强。　　 通过上述研究，第一原理计算结果可以为钛合金性能设计提供理论依据。