第BⅣ和BⅤ族过渡金属元素氮（碳）化物具有优异的力学和物理性能，这归于其复杂的共价金属性化学键。硬度是表征其综合性能的一个重要指标，构建微观电子结构与宏观性能硬度的关系来指导设计性能更优异的材料，一直是涂层材料研究领域的难点。贵金属通常是不会形成碳化物或氮化物的,但伴随着高压技术的应用，有人先后成功地合成了Pt-N和Pt-C体系的化合物。目前，贵金属氮化物和碳化物的高压合成与理论预测已经成为高压科学研究中的热点。这类化合物的共同点是体弹性模量值相当高，但是体弹性模量和硬度之间并非总是一致。因此构建微观电子结构与宏观性能硬度的关系对指导高压下合成新的超硬材料无疑也具有重要指导意义。　　本文主要是结合基于密度泛函理论的第一性原理计算方法、固体与分子经验电子理论以及最新的硬度预测模型，系统地研究第BⅣ和BⅤ族与贵金属两类过渡金属元素氮（碳）化物之微观电子结构和宏观力学性能（包含硬度）之间的关系。　　首先通过第一性原理计算系统研究了第BⅣ和BⅤ族过渡金属元素氮（碳）化物弹性性能和电子结构的关系。发现其中c44的大小与金属 d带劈裂的难易有关，而其他模量的大小与化合物中键（包括共价成分和离子成分）的强度有关，化学键中共价成分和离子成分的强弱可以分别由Ed-Ep和Eg定性地描述。另外研究了TixV1-xC三元体系弹性性质随x的变化规律，发现当x=0.5时，TixV1-xC体系的c44最大,这和他人对类似体系的研究结果一致。　　Pt-N和Pt-C化合物，由于金属原子和非金属原子之间质量的巨大差异，导致通过传统的实验手段很难确定非金属原子的具体占位。对Pt-N体系，通过第一性原理计算我们发现实验上推测的闪锌矿结构PtN是机械不稳定的，同时发现有关理论工作对其体弹性模量高估了两倍。对莹石结构PtN2弹性性能的计算发现其体弹性模量比实验值低22％，从而预测实验上合成的Pt-N化合物之晶体结构不是莹石结构。最后结合最新的实验结果，从理论上验证了Pt-N化合物应该是黄铁矿结构。考虑到对贵金属元素性质的相似性，我们进一步通过第一性原理计算预测了三种体弹性模量较高（压缩率很低）的贵金属氮化物：莹石结构OsN2和黄铁矿结构OsN2和IrN2，它们的体弹性模量分别是333GPa、316GPa和301GPa。对Pt-C体系，通过第一性原理计算发现氯化钠结构的PtC是机械稳定的，并且其不同压力下体积的压缩率与实验测得的几乎完全相同，而闪锌矿结构的理论和实验结果则存在着明显的偏差。同样我们预测了两种压缩率很低的贵金属碳化物：氯化钠结构的RuC和PdC，它们的体弹性模量分别是347GPa和249GPa。对其电子结构计算表明两者都显示金属性。　　结合经验电子理论和一种硬度预测模型提出了一种处理具有金属性的过渡金属氮（碳）化物的经验模型并编译了计算程序。原来模型中的参数可以通过经验电子理论来获得，从而可以将对宏观硬度起主要作用的共价键成分从过渡金属化合物复杂的键中分离出来。对12种第IV和V族过渡金属氮（碳）化物硬度的分析表明，经验模型获得的硬度理论值和实验值符合的比较好。将该模型应用于莹石结构PtN2，OsN2与氯化钠结构RuC，PdC和PtC发现其硬度分别是27GPa、23GPa、33GPa、16GPa和22GPa。　　最后我们针对一种从头算硬度预测模型和第一性原理计算程序VASP的结合做了一些工作，编译了程序并将其应用于两类过渡金属氮（碳）化物和一些典型体系的硬度预测。有以下几个发现：(a）TixV1-xC,ZrxNb1-xC和HfxTa1-xC体系理想硬度和其c44的变化规律的变化规律不同，不像以前认为的通过选择合适的x值可以使体系达到最优的综合性能；（b）莹石结构OsN2,PtN2以及OsO2的理论硬度介于30～40 GPa，是硬度很大的导电材料；（c）氯化钠结构的RuC, PtC和PdC的硬度介于20～25GPa之间，也是一类导电的、低压缩率的硬度较大的材料；（d）5种结构 C3N4中硬度最大的是立方结构（90.7 GPa）,但其硬度仍然低于金刚石的硬度（96GPa）。以前认为硬度可能超过金刚石的β-C3N4硬度只有85GPa。5种同类结构Si3N4的硬度值都不高于30GPa，也即都不属于超硬材料家族。