核聚变是解决人类能源需求问题的一个重要途径,对能源紧缺的现代社会具有重要的意义。国际社会投入了非常多的时间和金钱成本,最有影响力的是在2006年开启的全超导磁约束国际热核实验堆(ITER)的项目。热核聚变在反应的过程中会辐射出大量高能粒子,其周围中子高通量区存在着高温度场。所以,面向等离子体材料(Plasma Fa.cing Materials,PFMs)要承受较高的温度和高能粒子的辐照。由于钨(W)具有熔点高、热膨胀率较低、强度高、对氘和氚的滞留量低等优异性能,它被选为ITER项目中的第一壁材料。近年,中国科学院等离子物理研究所也将该所的聚变堆装置---东方超环(EAST)-—中的第一壁材料更换成W。实验上发现,在聚变堆的工作期间,其等离子体边缘区域中的N与第一壁材料W相互作用,会在W基的第一壁材料上形成局部的WN化合物。W表面区受到高能粒子的辐照时,形成了许多氢泡,严重影响了材料的力学性能、抗辐照性能;而WN晶体或WN非晶体材料的表面区域中却几乎没有氢泡。上述的实验现象强烈地表明WN材料表面区中H不会有效聚集而形成H泡。而且,已有的实验数据显示,WN化合物中W与N的化学配比不是单一的,还有许多不同化学配比的WxNy的结构尚未确定。这表明,早期根据少量实验结果推断的WN晶体结构需要重新评估。针对上述内容,本文分为了四章,具体内容简介如下:第一章,主要介绍了核聚变中第一壁材料的背景,包括目前主要的第一壁材料,比如Be、C基、W,还有实验上对于WNx材料的研究。第二章,介绍了本研究中主要使用的理论方法,包括了密度泛函理论,CALYPSO结构预测方法和VASP软件包的功能。第三章,我们详细的介绍了通过CALYPSO预测的每一种配比下的WxNy(x=1-6,y=1-6)结构,并结合第一性原理的计算和结合能的讨论,选出了在该配比下最稳定的结构。接着,我们利用PHONOPY软件计算这些稳定的结构的声子色散曲线。同时,我们还给出了动力学上稳定结构的电子结构和XRD图谱。第四章,我们计算了动力学稳定结构的力学性质,包括体弹性模量、剪切模量、杨氏模量等,并从中挑选出了力学性能最优的备选结构。为了深入的了解力学性能较好的本质原因,我们分析了结构的电荷密度。结果显示,这些结构中不仅有离子键的存在,而且还存在着共价键,据此,从微观的角度解释了这些结构力学性质较好的原因。