钛、铝及其合金材料具有优良的力学、化学性质,有广阔的应用前景。然而,由于其室温下的低延展性,钛铝材料在航空航天和汽车领域的应用受到严重限制。为改善钛铝合金室温下的低延展性、平衡其高温下的综合力学性能,有必要对纳米级钛铝材料进行深入研究。为了了解钛铝合金材料从单原子态到大尺寸体相形态的结构生长规律与性质演化机制,本论文采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对纯钛团簇、纯铝团簇和钛铝团簇的几何结构、能量和电子性质进行了计算模拟研究,具体工作如下:（1）对直链Tin（n=2-8）团簇、非直链Tin（n=2-8）团簇和Alm（m=2-8）团簇构建初始结构,结构优化并进行总能计算,并对所得最低能量结构的结合能、二阶差分能进行分析。研究发现,对于直链Tin（n=2-8）团簇,团簇原子个数为偶数时,形成以Ti2二聚体为基本单元的直链组合;团簇原子个数为奇数时,在二聚体基本单元结构的一端形成三聚体单元。随钛原子数n的增大,团簇平均结合能逐渐增大,整体更加稳定。对于非直链Tin（n=2-8）团簇,钛原子数n越大,团簇越稳定。团簇最低能量结构从二维到三维的转变从Ti4团簇开始。Ti2、Ti5和Ti7团簇比其原子数目近邻的其它团簇更稳定。对于Alm（m=2-8）团簇,铝原子数m越大,团簇越稳定。从Al5团簇开始,团簇构型从二维转变为三维。Al3和Al7团簇比其原子数目近邻的其它团簇更稳定。（2）对钛铝团簇TinAlm（n+m=2-8）的低能稳定结构、团簇稳定性及其电子性质进行研究,得到对应团簇的最低能量结构。研究发现,包含4个原子以上的团簇,除Al4团簇外,团簇均为三维构型。随原子数目的增加,团簇构型由三棱锥转变为四棱锥,再到五棱锥的几何形状。钛铝团簇中,钛原子比铝原子的占位更接近团簇中心。团簇的组分和尺寸是影响团簇结构的重要因素。当Ti原子数多于Al时,团簇构型更多具有纯Ti团簇的性质特点,反之亦然。团簇内Ti原子数的增加,增加了结构的稳定性。对于Ti3iAli、TiiAl3i和TiiAli团簇,随i的增加,团簇变得更为稳定。Ti4A14和Ti2Al2明显比包含相邻原子数的团簇更加稳定。所有的TinAlm（n+m=2-8,m≠0）团簇更容易解离出一个铝原子,即发生TinAlm-1解离。纯钛团簇中,Ti4、Ti5和Ti7团簇更容易发生Tin-2解离;其余纯钛团簇均更易发生Tin-1解离。TinAlm团簇内的电荷有由钛原子向铝原子转移、团簇内部向外部转移的趋势。