最新研究表明引入纳米尺度共格界面是实现金属强韧化的有效途径。金属中共格界面的形成与位错滑移、层错、孪生等微观变形机制密切相关。而对广义层错能(GSFE)的研究将有助于揭示微观机制的产生机理,并为控制特定界面结构的形成提供理论基础。因此,本文对金属及合金中层错及孪生机制所对应的GSFE开展了深入研究。本文采用密度泛函理论结合微动弹性带方法精确计算hcp体系(Mg、Mg-Li和Mg-Al)的基面滑移GSFE以及fcc体系(Al、Al-Li、Al-Mg、Al-Cu、Cu和Cu-Al)的孪生能量势垒。然后基于能量特征建立理论判据,以衡量合金元素对微观变形机制的影响。最后从电子结构角度阐述合金化效应的原因。结果表明:(1)合金元素Li有利于Mg中位错滑移机制的开动;而合金元素Al有利于在Mg引入层错界面。造成合金化效应差异的原因在于Li和Al倾向于在Mg中诱发不同类型的键合方式。(2)合金元素Mg对Al的变形行为几乎没有影响;合金元素Li能有效改善Al的孪生能力,从而引入孪晶界面;合金元素Cu使Al的滑移方式偏离fcc金属特征。造成合金化效应差异的原因在于Li能辅助电子密度的重新分布从而有利于键角以简单方式改变;Mg对电子结构的影响不足以改变Al的切变模式;Cu掺杂会在滑移面间引入高浓度电子,不利于层错结构稳定。