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随着材料基因组理念的传播,高通量的计算模拟成为材料基因获取的有效手段,甚至成为一些新材料研究开发的利器。本文在研究组前期工作积累的基础上,发展了亚点阵模型（Sub Lattice Model,SLM）的解析方法。基于SLM和第一性原理计算（First Principles Calculations,FPC）,结合准谐近似模型（Quasi-Harmonic Approximation,QHA）,预测出元素在亚点阵上的占位分数（Site Occupying Fractions,SOF）;进一步基于占位分数的亚点阵随机占位分布法（Random Distribution on Sublattice,RDS）等预测了部分重要的金属间化合物的力学性质,并与传统的特殊准随机结构模型（Special Quasirandom Structures,SQS）预测结果进行了对比。所研究的这些合金相来自于课题组新材料研究开发项目,其微结构与力学性质尚未弄清,包括ZA43合金中的弥散强化相Zn Zr Al2、高温合金中常见的Laves相合金和σ相,以及Ti-Al-Nb三元系中Ti2Al Nb基正交相、六方结构的Ti4Nb Al3（B82结构）和Ti(Al0.75Nb0.25)（C6结构）。理论预测的准确性较好,获得了大量的材料基因数据,可望用于材料设计。主要研究内容和结果如下:1.采用基于严格的晶体学结构信息的亚点阵模型,预测出L12型Zn Zr Al2的平衡亚点阵占位构型为（Zr）1a(Zn0.3333Al0.6667)3c或（Zn）1a(Zr0.3333Al0.6667)3c,且不受温度的影响。Zn和Zr可以交换位置。Al和Zr原子间,以及Al和Zn原子间存在强相互作用的共价键,而Zn和Zr原子间显示出金属键特征。基于QHA和准静态近似,在有限温度下Zn Zr Al2的弹性因子Cij都随热处理平衡温度的升高而下降,其中C11减小幅度最大。Zn Zr Al2的热膨胀系数值比相同结构的Al3Sc低很多,而体弹模量比Al3Sc高。在Zn-Al合金中,在很宽的温度区间,Zn Zr Al2与FCC结构的Al和β（Zn Al）相之间的点阵常数差别相当小,它们的主要晶面的错配度很小,因此,Zn Zr Al2是Al和β相异质形核非常理想的形核剂。2.采用基于严格的晶体学结构信息的亚点阵模型,分别建立C15结构部分Laves相所包含的端基化合物（End-members）随温度变化而变化的生成吉布斯自由能数据库（SLM-G）和端基化合物在基态（0 K）下的生成焓数据库（SLM-H）,进而在此基础上分别计算了元素在亚点阵上的占位分数。在C15结构Nb Cr2基Laves相中,分别加入M（M=W,Mo,Ti,V）合金元素,基于SLM-G方法预测的结果比基于SLM-H方法预测结果更接近实验值。采用基于SLM-G方法预测得到的1473K下热处理达到平衡时,三元C15结构Hf25V60Nb15构型为(Hf0.75Nb0.240V0.010)8a(Nb0.105V0.895)16d,而基于SLM-H方法预测得到的构型为(Hf0.464Nb0.489V0.047)8a(Hf0.004Nb0.032V0.964)16d,相比之下,前者和实验值更为吻合。同时,与其他理论预测结果相比,本文结果更加可靠。3.因σ相结构复杂,具有五套亚点阵,本文仅建立了端基化合物的SLM-H热力学数据库,研究了成分为Fe0.245Cr0.555Co0.2的σ相中合金原子的占位行为,其预测结果表明:Co原子主要占据2a和8i2亚点阵位置,Cr原子主要占据4f、8i1和8f亚点阵位置,Fe原子则主要占据2a、8i1和8i2亚点阵位置,在900K下热处理达到平衡时,预测出其占位构型为（Fe0.168Cr0.032Co0.8）2a（Cr）4f（Fe0.169Cr0.592Co0.239）8i1（Fe0.664Cr0.026Co0.310）8i2（Fe0.043Cr0.957）8j,预测结果与文献中的中子衍射实验结果吻合得很好。基于亚点阵上的原子占位分数（SOF）,进一步采用亚点阵随机占位（RDS）模型预测得到900K下热处理达到平衡时,Fe0.245Cr0.555Co0.2的体弹模量为211.495GPa。4.采用RDS方法预测了Ti-25Al-25Nb正交（O）相的高温弹性模量,并与SQS方法进行了对比,发现在SQS模型中,将原子分布情况视为在整体点阵上的随机布局,未能考虑到原子在亚晶格上存在占位有序化倾向,稍微低估了弹性模量。B82结构的Ti4Nb Al3中,Al原子主要占据2c亚点阵位置,Nb原子主要占据2a亚点阵位置,Ti原子占据2a和2d亚点阵位置,预测结果和实验结果比较吻合。基于SLM-H预测得到B82结构Ti4Nb Al3的高温构型,采用RDS方法预测得到了B82结构Ti4Nb Al3弹性模量,在800 K时构型为(Al0.0006Nb0.4865Ti0.5129)2a（Al1Nb0Ti0）2c(Al0.0067Nb0.0054Ti0.9879)2d的体积弹性模量为131.699GPa,B82结构的Ti4Nb Al3的各向异性较明显。C6结构的Ti(Al0.75Nb0.25)中,Ti原子占据1a和2d2亚点阵位置,Al原子占据2d1和1b亚点阵,Nb原子占据1b和1a亚点阵。本文还计算了静水外压对完全有序的T2Al Nb正交（O）相结构和性能的影响。静水外压增大到63GPa时,O相的名义点阵常数（a/a0,b/b0,c/c0）之间的差别仍然很小,反映出完全有序O相Ti2Al Nb的弹性各向异性不明显。所有点阵振动、声子频率、密度（ρ）、横向、纵向、平均弹性波速（vt,vl和vm）、德拜温度（（48）D）,以及所有的弹性常数都随静水外压的增大而增大。