镁及其合金作为最轻的金属结构材料,具有比强度、比刚度高,减震性好,储量丰富且绿色易回收等等优点,在汽车工业、数码电子、航空航天、生物医学领域都有着广泛的应用前景。但是室温下镁合金的塑性较差,主要原因在于其密排六方结构滑移系少、很难均匀协调应变,而以基面滑移为主的变形模式不可避免地带来基面织构和各向异性,进一步降低了镁的塑性。合金化手段被广泛运用于新型镁合金成分设计以调控镁的变形力学行为,已有研究侧重于从组织表征和宏观力学性能测试的角度评价合金元素的作用,而计算模拟方法能够在原子尺度下研究镁晶体中位错结构、缺陷演变及交互作用的动态过程,有助于更深层次地理解镁合金变形机制并预测材料的宏观力学性能。本文从位错结构的角度评估固溶原子对镁合金＜a＞位错和＜c+a＞位错滑移机制的影响,试图阐明镁合金塑性变形过程中＜a＞位错、＜c+a＞位错、基面层错等重要缺陷结构的演变、交互行为。首先,论文采用第一性原理模拟Zn、Zr、Li、Ba、Ag、Mn、Si和稀土元素Ce固溶后的基面螺型＜a＞位错芯结构,比较分析了特征元素Li、Ce、Zr在扩展位错芯区不同位置固溶后的位错组态。在此基础上计算了溶质原子与＜a＞位错芯的交互作用能,以及合金元素影响下的{0001}＜101?0＞滑移系广义层错能,综合分析合金元素对基面＜a＞位错滑移行为的影响。其次,采用改进的嵌入原子势对（I）纯镁单晶、（II）含I1层错的纯镁单晶、（III）含I1层错的Mg-3at.%Y单晶,进行了c轴压缩过程的分子动力学模拟,获得压缩过程的体系应力、应变数据,以及对应的镁晶体压缩组织结构,以阐释＜c+a＞位错与基面层错之间在压缩变形过程中的相互影响和演化关系,以及固溶Y元素如何影响位错结构和增塑的内在机制。论文取得的主要研究结果为:（1）溶质原子固溶后的基面螺型＜a＞位错芯区呈现三种结构特征:1.基面扩展结构,扩展位错包含的I2层错发生展宽或缩窄（Ag、Zn、Li、Mn）;2.非平面扩展结构,非共面分解后的位错芯更为紧凑,有利于位错束集向柱面交滑移,提高合金塑性（Ce、Ba）;3.紧凑的全位错组态,溶质原子停留在位错芯区,钉扎位错产生固溶强化,提高镁合金强度（Si、Zr）。（2）溶质原子倾向于偏聚在基面＜a＞位错芯区,二者的交互作用能越负则溶质原子固溶后的位错组态更紧凑,位错可动性减弱。（3）含I1层错的Mg单晶c轴压缩加载过程中不发生屈服,是由于I1层错两端不全位错源源不断地发射＜c+a＞位错容纳应变,提高了单晶塑性。（4）模拟发现＜c+a＞位错能从晶界的应力集中处和I1层错两端弗兰克不全位错处形核,而完整的＜c+a＞位错会自发地分解,分解后只有锥面扩展型位错可动,其他分解产物会与基面层错交互形成复杂的缺陷结构,成为新的位错形核源。（5）在含I1层错的Mg单晶中添加3at.%的Y元素,发现Y元素降低了镁c轴压缩过程中＜c+a＞位错开启的临界应变,同时,压缩组织中基面层错（I1、I2）密度明显增大,产生了更多层错和锥面位错交互形成的复杂缺陷,进一步促进了位错的形核与滑移,释放体系应力提高镁合金塑性。