TiAl基合金因其低密度、高比强度和高比刚度等优异的物理和机械性能，成为最具潜力的高温结构材料之一，但高温下抗氧化能力的不足却成为其在工业中的进一步扩展应用的瓶颈。实验上由于观测手段的限制和氧化条件的差异，对氧化微观机理依然不是很清楚，而目前第一原理方法已成为研究表面氧化问题的重要手段。因此本文围绕γ-TiAl合金表面初始氧化过程中氧吸附和扩散等基本问题展开详细的第一原理计算研究，对表面与氧的相互作用和表面氧覆盖结构转变的具体过程进行分析，为理解氧化机制、解决氧化问题提供可靠的理论依据。　　 本文首先计算γ-TiA表面的结构及其稳定性，然后研究氧与表面的相互作用。结果表明Ti终端的表面由于表面能高，化学性质活泼，氧在这类表面上的吸附结合能力最强。化学配比表面的表面能较低，氧吸附比Ti终端表面要弱。而Al化学势较高时Al终端表面的表面能最低，表面与氧的相互作用较弱，氧吸附的结合强度也最低。氧覆盖的γ-TiAl(111)表面比清洁表面稳定，氧在表面吸附会迅速形成高覆盖率的结构。表面上Ti附近的空位被氧优先占据，其本质是O-Ti键强于O-Al键。　　 其次本文作者对氧在γ-TiAl(111)表面的渗入过程进行了计算，结果表明氧吸附首先占据表面近邻为Ti2Al的空位，次层间隙氧结合比表面空位氧结合弱，因此表面层优先吸附。氧渗透γ-TiAl(111)表层的能垒略高于次表层氧的势能差，随着表层吸附量的增加，氧原子很容易渗入到次层间隙位置，形成结构松弛且空洞多的初始混合层，对基体的保护作用较差。尽管驰豫后表面结构会变得致密有序，但仍不能直接形成Al2O3或TiO2结构。　　 最后本文作者计算了Nb掺杂对表面氧吸附结构和强度的影响，发现Nb掺杂虽然不改变氧在表面吸附位置的优先次序，但降低了氧在表面的结合强度。而次层Nb掺杂对吸附无明显影响，因此Nb的作用具有局域性的特点。同时Nb掺杂增加了表层氧渗入的能垒，阻碍了离子扩散，从而提高了γ-TiAl抗氧化的能力。