航空航天领域火箭、导弹中发动机的喷管喉衬材料面临苛刻服役环境,要求材料具有耐高温、抗热震和耐侵蚀等性能,难熔金属元素钨（Tunsten,W）由于具有高熔点、高弹性模量和低热膨胀系数成为最佳基体材料。但是长期限制钨材料应用的主要问题在于钨存在低温脆性、再结晶脆化以及高温强度差等缺点。在钨中添加固溶强化元素钼（Molybdenum,Mo）、铼（Rhenium,Re）和弥散强化相碳化铪（HfC）可以进一步提高钨合金的高温性能。然而,Mo和Re在W中的组成-结构-性质之间的内在联系尚不清楚,HfC的形成也难以控制,这两方面的研究有待进一步深入。第一性原理计算不仅可以准确地预测和设计材料的结构和性能,而且可以揭示原子尺度上的影响机理,这在实验中很难观察到。因此,本文采用第一性原理方法探究了 Mo、Re在W中的合金化作用及HfC的形成机理。结果表明:Mo的加入有利于W的相稳定性,降低体积模量B,提高热膨胀系数αV和热容CP。W50Mo50具有W-Mo二元合金最稳定的相稳定性;Mo的加入使W的硬度和强度略有降低,由于Mo与W的金属键合重叠和杂化,提高了材料的塑性。Re的加入使相稳定性变差,当Re加入量为4.8 at%左右时,形成能由负变正。Re能提高B、αV和CP,Re对W的强度和塑性的提高都是由于增强了 W-Re金属键合和富Re区的定向Re-W-Re键合。但当Re加入量较小时（<2.5 at.%）塑性改善不明显。在这个范围之外,Re对钨的塑性影响比钼明显得多。M（Hf,W）-X（C,O,H）相关化合物的形成能计算表明,HfO2具有最低形成能,反应Hf+O2→HfO2在298～2600 K拥有最低的ΔrGθ,表明HfO2会优先生成且HfO2相的稳定性最好;对HfC而言,Hf+C→HfC的ΔrGθ为负,ΔrGθ很小,因此不是形成HfC的主要形式;对于 HfO2 相关反应 HfO2+3C→HfC+3W+2CO、HfO2+3WC→HfC+3W+2CO、HfO2+3W2C→HfC+6W+2CO的ΔrGθ在1923～2580 K时由正转负,并且ΔrGθ随温度升高而降低,当温度超过1923 K时,是体系中可以生成大量HfC的主要方式;而反应HfO2+3Mo2C→HfC+6Mo+2CO 的ΔrGθ为正值,表明 HfC 被消耗。