本文在综述目前超硬材料的研究现状、第一性原理的基本原理和方法的基础上,我们主要研究了过渡金属硼化物及其掺杂体系的物理性质。　　采用CASTEP软件,研究了5d过渡金属二硼化物TMB2(TM=Hf-Au)的结构、热学、力学和电学性质。我们考虑了三种结构,分别为AlB2、ReB2和WB2结构。计算得到的晶格常数与先前的理论和实验值符合的很好。从HfB2到AuB2,生成焓的整体趋势是逐渐增加的。对HfB2和TaB2,AlB2结构是最稳定的;对WB2、ReB2、OsB2、IrB2和AuB2,ReB2结构是最稳定的;对PtB2,WB2结构是最稳定的。计算得到的总态密度显示所有结构都具有金属特性。对所考虑的结构,金属5d态和B-2p态具有强的杂化作用,表明5d金属原子与硼原子之间的成键主要是共价键。在所考虑的化合物中, ReB2结构的ReB2具有最大的剪切模量(295GPa),是最硬的化合物。　　利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了WB3的相稳定性和弹性性质。我们所研究的这两种结构在热力学上都是稳定的。WB3-AlB2和WB3-OsB3的生成焓随压强的增加而减小。WB3-AlB2的剪切模量比WB3-OsB3的要大,但是WB3-OsB3沿着C方向的轴向压缩率比金刚石的还要小。当压强为30GPa时, WB3化合物发生了相变,由AlB2结构转变为OsB3结构。WB3-OsB3是一种潜在的超硬材料。希望我们的研究能为进一步的实验研究提供有用的信息。　　我们研究了用C原子取代WB2中的B原子,按12.5％的比例逐渐增加。因为在WB2中B原子占据不同的格位,所以我们用排列组合的方法分别将各个格位的B原子用C原子来替换。当C原子取代WB2中12.5%的B原子时,不论取代哪个格位的B原子所得的化合物的生成焓都为负值,即他们在热力学上都是稳定的。其中当C原子取代4f格位上的B原子时,生成焓最小是最稳定的结构。当C原子取代WB2中的25%的B原子时,计算所得的晶格常数与实验合成的WB2的晶格常数(a=2.983?,c=13.879?)相近。只有当C原子取代2d和4f格位与2b和4f格位上的B原子时,此时的生成焓才为负值,即只有这两种情况下所得的结构在热力学上是稳定结构。当C原子的取代超过25%时,所得的化合物在热力学上均不稳定。　　我们也研究了Re原子替代WB4中的W原子所形成的新的化合物的热学性质。不论掺入Re含量的多少,生成焓都大于0,表明该类化合物在热力学上是不稳定的,在常温常压下很难制备,而且我们也可以看出当W1-0.125xRe0.125xB4(x=1,2,3,4)中x=1,3时晶体的空间群发生了变化。说明Re的掺入使得原来稳定的体系变得不稳定,将发生相转变。