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为了提高热电材料的热电转换效率,进一步提高其热电性能,满足热电材料高电导率、高Seebeck系数和低热导率的要求,本文采用材料计算设计的方法对新型Half-Heusler化合物基热电材料体系进行了优化设计,并对所设计的材料体系进行了制备和表征,从实验上验证了优化结论的正确性。基于第一性原理方法,使用Material Studio4.0计算软件的CASTEP模块首先计算了19种Half-Heusler化合物的晶体结构与电子结构,根据费米能级附近态密度的大小和能带分布规律,通过分析比较确定了TiFeSb化合物作为新型Half-Heusler化合物基热电材料的基体。随后,从掺杂体系的原子占位、弹性性质、电子输运性质和声子输运性质等角度出发,考察了掺杂量为8.33at%的46种掺杂元素对TiFeSb基热电材料体系的影响,并选择了其中一种掺杂体系(Ti0.75Mn0.25)FeSb进行实验验证。根据优化设计的结果,对Mn掺杂的TiFeSb体系进行了实验研究。利用固相反应合成和放电等离子体烧结的方法制备了TiFeSb和(Ti0.75Mn0.25)FeSb两种块体材料。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等测试手段对其微观组织结构进行了表征,使用ZEM-3热电性能测量装置和激光热导分析仪对材料的热电性能进行了测试。由于目前尚未有TiFeSb相和(Ti0.75Mn0.25)FeSb相的标准粉末衍射卡片的相关报道,所以利用Material Studio4.0软件的REFLEX模块首先计算了这两种相的理论X射线衍射谱。实验研究结果表明,采用850℃固相反应144h的前驱体粉末在800℃、40MPa的压力下进行放电等离子体烧结,可以获得TiFeSb和(Ti0.75Mn0.25)FeSb块体材料。实验测得的X射线衍射谱与模拟计算的理论衍射谱可以获得很好的对应,且晶格常数实验值与计算值的相对误差小于0.3%,说明计算模型和参数选择合理。组织结构分析表明TiFeSb和(Ti0.75Mn0.25)FeSb相的晶粒内部组织呈板条结构,且成分分析结果与设计成分相吻合,说明所制备材料达到了成分设计要求。热电性能测试结果表明,TiFeSb和(Ti0.75Mn0.25)FeSb的Seebeck系数均为正值,都是p型热电材料;50℃时,Mn掺杂的(Ti0.75Mn0.25)FeSb的热电优值ZT为0.047,与未掺杂的TiFeSb体系的ZT值（0.011）相比,提高了4.27倍。该结果证实了理论计算过程中所得出的结论,说明所提出的新型Half-Heusler化合物热电材料计算设计方法是可行的。