超硬材料由于具有高硬度、高强度、高熔点、耐腐蚀和化学惰性等综合性能，在海洋装备、油气开采和机械加工等许多领域都有着广泛的应用。传统超硬材料因其固有缺陷(如金刚石易在高温下与氧、铁等化学反应)已不能满足实际需要，寻找更为稳定的新型超硬材料已成为国际热点。利用过渡金属较高的价电子浓度，掺入硼、氧、碳、氮等轻元素的小原子形成短而强的共价键，可能是一种合成超硬材料的新途径。从目前看，过渡金属硼化物最有可能成为新型超硬材料。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算，以过渡金属钨硼化物(WBx)和铁硼化物(FeBx)为对象，研究了它们的力学行为特性，阐明了相关力学行为的微观机制，并为微观设计新型的超硬材料提供了理论依据。　　(1)利用第一性原理，系统研究了14种可能结构相的热力学稳定性、结构关系以及电子起源。研究发现 hR24-WB3相对于 WBx体系而言含有较高的硼原子组分，并且是最稳定的热力学结构相。这种新型结构由 hP3-WB2通过原子的移除和替换演化而来的。计算结果表明这种非紧实的金属体系结构具有极高的硬度，其维氏硬度值高达38.3GPa。平面内的六角形硼网与c轴方向上之字形的W-B键相互作用构成的三维共价键网格是hR24-WB3具有极高硬度的主要原因。这些研究结果不但对理解过渡金属硼化物的晶体结构提供了深刻的见解，还极大地挑战了超硬材料必须建立在紧实结构基础上这一传统理念，同时还突出了三维立体共价键网格和热力学稳定性对设计新型超硬材料的重要性。　　(2)研究了FeB4和FeB2的结构特性、力学行为以及电子结构。计算结果表明FeB4是一种不可压缩的硬性材料，并不具备实验测量指出的超硬特性。出乎意料的是，我们还发现具有较低硼含量的FeB2的硬度值居然与硼含量较高的FeB4的硬度值相当，这一研究结果向超硬材料随 B含量的增加硬度也相应增强这一传统理念发起了挑战。另外，我们还从晶体结构和电子结构方面进一步阐释了它们相关物理行为的内在起源。这一类新型硬性材料在高温高压等极端条件下或许会有某些特殊的用途。　　(3)利用第一性原理计算了Fe2B7、oP8-FeB和oS8-FeB这三种结构相的力学行为和结构特性。计算表明 Fe2B7的硬度与FeB4相当，是一种不可压缩的硬性材料，并不具备超硬的特质。而oP8-FeB和oS8-FeB这两种正交结构相均属于不可压缩材料，但并非硬性材料。研究还发现，从FeB到Fe2B7随着硼含量的增多，硬度也相应增强。最后，我们还从晶体结构的角度对Fe2B7、oP8-FeB和oS8-FeB这三种结构相的力学行为特性进行了简单的阐释。我们预期Fe2B7这种新发现的硬性材料在高温高压等极端条件下或许可以有一些特殊的应用。