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本文采用第一性原理计算与实验方法研究了Ti合金化对D8m结构的β-Ta5Si3性能的影响。理论计算结果表明β-(Ta1-xTix)5Si3(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)的形成焓都为负值，这说明所有化合物均满足热力学稳定性的条件。弹性常数的计算结果表明β-(Ta1-xTix)5Si3的剪切模量(G)随着Ti含量的增加先下降后升高，说明其剪切抗性先减弱然后增强。杨氏模量(E)与剪切模量(G)的变化特征一致，反映出弹性刚度随着Ti含量的升高先增大而后减小。体模量与剪切模量的比值(B/G)、泊松比以及柯西压力值评估了β-Ta5Si3机械韧性的变化，结果都证实了(Ta0.9Ti0.1)5Si3在五种化合物中具有最好的韧性。态密度的计算结果表明较强的Ti-3d与Ta-5d态电子间反键的形成以及β-Ta5Si3共价特性的弱化可能是Ti合金化改善β-Ta5Si3韧性两个主要原因。差分电荷密度以及密立根电荷布局的计算结果同样表明了Ti的加入主要是通过弱化Ta-5d与Si-3p态电子共价键结合而改善β-Ta5Si3的韧性。 实验上利用双阴极等离子溅射沉积技术在 Ti-6Al-4V合金表面制备β-Ta5Si3和(Ta0.902Ti0.098)5Si3涂层。XRD结果表明两种涂层相组成仅为单一D8m结构的Ta5Si3相,其中二元β-Ta5Si3具有很强的（400）晶面择优织构。涂层横截面的SEM结果表明两种涂层的厚度均为18μm左右，与Ti-6Al-4V基体有很好的冶金结合。TEM表明了两种涂层的微观结构表面是致密均匀的，即由晶粒尺寸大小约在4 nm的细小等轴晶粒构成。纳米压入测试评估出纳米晶涂层极大提高TC4的硬度及弹性模量，Ti合金化降低了纳米晶(Ta1-xTix)5Si3硬度及弹性模量。划痕测试结果表明所制备纳米晶涂层与基体具有良好的结合力，且Ti合金化进一步地提高了二元Ta5Si3涂层与基体的结合力。磨损测试中，Ta5Si3和(Ta0.902Ti0.098)5Si3两种涂层都表现出优异的耐摩擦磨损性，而Ti合金化有利于磨损抗力的进一步提高。电化学测试表明，在37℃下的0.9 wt.%NaCl溶液中，Ti的添加稍稍降低了β-Ta5Si3纳米晶涂层的腐蚀性能。但在3.5 wt.%NaCl溶液中，(Ta0.902Ti0.098)5Si3涂层钝化膜具有更低的施主密度、扩散系数和更强的抑制吸附Cl-的能力，使得Ti的添加有效地提高了β-Ta5Si3纳米晶涂层的腐蚀性能。