锆作为结构材料，在水冷反应堆中扮演着十分重要的角色。本论文利用密度泛函理论(Density functional theory，DFT)，模拟了H处于不同位置以及不同浓度时对hcp Zr的塑性滑移的影响，并探讨了合金化（二元及三元合金）对Zr本征特性的影响。主要内容如下:　　(1)鉴于氢对锆材料在服役条件下性能的重要影响，我们研究了氢对hcp结构的锆的{0001}面沿<10(1)0>和<11(2)0>方向堆垛层错能的影响。在具体的研究中，我们考虑了氢离滑移面的远近以及滑移面附近氢浓度的不同对堆垛层错能的影响。我们的研究结果表明:a、当H原子处于滑移面附近时，沿1/3<10(1)0>方向的堆垛层错能显著降低，相对而言，沿1/3<1120>方向的堆垛层错能降低不是那么明显。b、当滑移面附近氢原子浓度增加的时候，沿上面两个方向滑移的堆垛层错能会继续降低。基于Bader电荷分析及氢原子加入后滑移面附近的结构变形，我们解释了上述现象背后的物理原因。滑移面两侧带正电的锆原子之间的库仑排斥作用导致了沿这两个方向堆垛层错能的降低，由于沿1/3<11(2)0>方向的结构形变比沿1/3<10(1)0>方向大得多，而结构形变会导致能量升高，抵消一部分库仑排斥引起的降低效果，这就解释了为什么沿1/3<11(2)0>方向的堆垛层错能对氢原子的存在相对来说不是那么敏感。我们知道，氢的存在会使用于裂变核反应堆鞘层材料的锆的力学性能下降，我们的结果加深了对这个过程中氢的作用的理解。　　(2)为了探讨合金化对锆性质的影响，我们研究了hcp ZrxTi1-x二元合金的结构、弹性和成键性质。这里，我们利用特殊准无序结构(SQS)方法来模拟作为无序固溶体存在的hcp ZrxTi1-x合金。计算得到的平衡体积、体弹模量和实验符合得很好。同时随着合金中Zr含量的增加，体弹模量呈下降趋势。在我们考虑的浓度范围内，根据B/G和泊松比的判断标准，ZrxTi1-x合金是韧性的，而且相对于纯的Zr和Ti，ZrxTi1-x(x=0.25，0.5，0.75)合金的韧性有一种增强趋势。利用Mulliken电荷分析，我们发现Ti表现出更强的电负性与周期表预测的吻合。同时，对Zr原子来说，它失去的电子的数量和它周围Ti原子的个数近似呈正比，反之亦然，意味着一个原子的电荷转移是由其原子环境决定的。　　(3)在上一个工作中，我们研究了Ti的加入对Zr的影响，属于二元合金范畴。为了更深入研究合金化对Zr的影响，进一步考虑常见合金元素C加入后形成三元合金后引起的变化，我们利用特殊准无序结构(SQS)方法来构建无序固溶体ZrxTi1-xC(x=0，0.25，0.5，0.75，1)的结构，对其结构、力学性质随压力的变化趋势进行了研究。计算结果表明，弹性常数C11远大于C12和C44，这意味着ZrxTi1-xC合金在沿x轴方向的单轴应变下更难以压缩的，且这种三元化合物的体弹模量、杨氏模量、剪切模量都随着压力的增大而线性增加。同时，依据B/G和泊松比v，可以判定ZrxTi1-xC合金在考虑的浓度范围内都是脆性的，并且随着压强的增大有向韧性转变的趋势。