Laves相NbCr2金属间化合物,因其优良的高温强度、高温抗氧化性和热腐蚀能力,使其在新型高温结构材料领域具有广阔的应用前景。然而,室温脆性的存在使得Laves相NbCr2金属间化合物无法真正实现工业化应用,并成为其工程应用瓶颈。为探索其合金化增韧途径,本文基于第一性原理计算方法,研究了合金元素X（X=Si、Ni、V、Mo、Ti和Fe）掺杂改性Laves相NbCr2金属间化合物形成能力、相稳定性以及断裂韧性;通过计算合金化后NbCr2X的形成焓、结合能、弹性模量、原子自由体积、断裂韧性和电子结构等参数,揭示了合金化改善Laves相NbCr2断裂韧性的微观机制。主要研究结论如下:基于置换固溶方式,构建了不同Si含量（0～20.83 at%）的NbCr2（Si）三元合金相晶胞模型,研究了Si元素对NbCr2结构稳定性和断裂韧性的影响。结果表明,在掺杂原子的晶格择优方面,Si原子倾向于占据Cr位点。随着Si含量的增加,Nb8Cr16-xSix（x=0～5）相的形成能力和稳定性均得到提升,并与Si含量保持正比例关系。原子自由体积计算表明,Nb8Cr16-xSix相的原子自由体积较NbCr2基体相均得到增加。其中,在Si含量为8.33 at%(Nb8Cr14Si2)时,原子自由体积最大,断裂韧性达到最优。电子结构计算表明,Si合金化使得Nb8Cr16-xSix相的DOS（态密度）曲线向低能级移动,费米能级向赝能隙峰谷靠近,表明NbCr2（Si）相稳定性增强。与此同时,所有的成键峰峰高降低、峰形展宽,削弱了Nb-Cr原子的键合强度,使得剪切变形易于进行,从而提高韧性。基于Si掺杂模型,研究了含量为0～25 at%的Ni掺杂对NbCr2断裂韧性的影响。结果表明Ni倾向于占据Cr位点,且随着Ni含量的不断增加,理论上都可稳定形成Nb8Cr16-xNix相（x=0～6）,但其结构稳定性和形成能力相对初始NbCr2都会降低。另外,合金元素Ni可以改善NbCr2的断裂韧性,当Ni含量为4.17 at%时,Nb8Cr16-xNix在（100）、（110）和（111）三个Miller指数下的断裂韧性KIC从1.44 MPa√m、1.37 MPa√m和1.66 MPa√m分别增加到1.45 MPa√m、1.51 MPa√m和1.74 MPa√m。Mulliken布居计算显示,与基体相NbCr2相比,Nb8Cr15Ni相（4.17 at%Ni）在（100）、（110）和（111）三个Miller指数下的RLBOP值均更靠近于1,表明其在三个Miller指数下的韧性都得到显著提高。电子结构分析表明,Ni合金化的主要优化作用是对Nb-Cr离子键和Cr-Cr共价键的削弱。基于原子尺寸策略RA＞RC＞RB（RA、RC和RB分别是Nb、Cr掺杂原子的原子半径）,研究了合金元素X（X=V、Mo、Ti和Fe）微合金化对NbCr2断裂韧性的影响。结果表明,元素V、Mo和Fe倾向于占据Cr位点,而元素Ti倾向于占据Nb位点。理论上三元合金NbCr2（X）均易于形成,但形成能力低于NbCr2基体相。力学性能研究表明,合金元素V、Mo和Ti对NbCr2的断裂韧性均具有改善作用,合金化后的平均KIC(KIC（100）、KIC（110）和KIC（111）的平均值)较初始的1.49 MPa√m均有提高,其数值分别为1.55 MPa√m、1.52 MPa√m和1.53 MPa√m。但在元素Fe合金化后,其KIC仍为1.49 MPa√m,与NbCr2基体相相比并没任何变化。Mulliken布居表明,V、Mo和Ti合金化弱化了d电子的杂化反应,削弱了Cr-Cr原子间的强键作用,促进了合金的剪切变形,从而抑制了基体的脆性使得韧性得以提高。同时,这也从电子结构水平上揭示了V、Mo和Ti增韧NbCr2的微观机理。