随着涡轮前进口温度的不断升高,传统的MCrAlY（M表示Ni、Co或者Ni+Co）粘结层材料已不能满足高性能航空发动机的发展需求。β-NiAl金属间化合物具有高熔点,低密度,抗高温氧化腐蚀等优良性能,被认为是新一代热障涂层粘结层的理想候选材料。然而,NiAl合金表面生成的保护性α-Al2O3氧化膜粘附性较差,在热循环过程中容易出现过早地剥落,导致涂层失效。大量研究表明,微量的活性元素（Hf、Y、Zr）改性NiAl合金和涂层能够显著改善其抗循环氧化性能,尤其在提高氧化膜的粘附性方面的作用非常明显。近期的实验研究表明活性元素Lu也能够显著提高NiAl合金表面氧化膜的抗剥落性能。但是有关Lu怎样改善Al2O3/NiAl界面粘结性的作用机理尚不清楚。本论文采用第一性原理方法研究了 NiAl合金中掺杂活性元素Lu与微量杂质元素S的相互作用以及Lu对Al2O3/NiAl界面结合强度的影响,得到的主要结论如下:（1）采用第一性原理方法结合肖脱基模型计算了活性元素Lu和杂质元素S在NiAl中的占位倾向和固溶度。结果表明,活性元素Lu和杂质元素S均倾向于占据Al晶格位置,且Lu在NiAl中的固溶度大于S。（2）采用第一性原理方法计算了 NiAl中掺杂元素Lu与杂质元素S的相互作用及Lu、S的界面偏析能。结果表明,Lu对NiAl中的杂质S具有较强的亲和力,与S形成相应的Lu-S键,从而起到钉扎S,减少S向界面偏析的作用;另外,Lu比S具有更高的界面偏析能,可以通过位置竞争机制优先偏析到界面,占据界面Al原子取代位点,抑制S向界面偏聚。（3）采用第一性原理方法对比分析了未掺杂、单一活性元素Lu掺杂及活性元素（Lu+Lu）共掺杂对α-Al2O3（0001）/β-NiAl（110）界面的结合强度的影响。结果表明,单一 Lu掺杂及（Lu+Lu）共掺杂均可提高界面的结合强度,但是活性元素（Lu+Lu）共掺杂的强化效果更明显,这是因为在（Lu+Lu）共掺杂界面处形成了更多的Lu-O键、Lu-Ni键,因此提高界面结合强度的效果更显著。