铝及铝合金具有诸多优秀的物理化学性能,如低密度、高强度、耐腐蚀等,因此广泛应用在航空航天和汽车行业。Mg和Cu是Al合金中的主要合金元素,其本身具有固溶强化效应。实验发现Mg和Cu原子会在晶界上形成大量偏聚,对晶界性能有着较大影响,进而影响合金性能。因此,研究Mg、Cu溶质原子的晶界偏聚行为具有很强的现实意义,能够帮助理解偏聚现象对材料性能的影响机制。然而,传统实验难以实现对晶界偏聚行为进行原子乃至电子层面的研究,以往的计算模拟工作也大多集中于某一种特定晶界,使得对溶质原子晶界偏聚现象的理解和认识还不够深入全面。本文采用第一性原理计算的方法对Al合金中Mg、Cu溶质原子的晶界偏聚现象进行了研究。主要的研究工作如下:（1）Mg、Cu溶质原子偏聚可以显著改变晶界能量特性。通过计算Mg、Cu溶质原子在五种晶界不同位置偏聚时的偏聚能,确定了溶质原子的偏聚位置以及偏聚倾向,结果表明无论Mg还是Cu原子偏聚均有较强的偏聚倾向。其中,Cu倾向于向晶界间隙偏聚,而Mg倾向于向晶界置换位偏聚。另外,Mg原子偏聚能随偏聚浓度升高呈现升高趋势,而Cu原子的呈现下降趋势;对晶界能的计算结果显示同时Cu和Mg能降低晶界能,提高晶界稳定性,并且均随着晶界偏聚浓度的升高,晶界能持续下降。Cu的效果要优于Mg,Cu偏聚可以将晶界能降低至负值。（2）Mg、Cu溶质原子偏聚影响晶界的理论强度。通过第一性原理拉伸实验计算了Mg、Cu偏聚对不同晶界强度的影响,结果显示Mg将降低除Σ9（221）晶界以外四个晶界的晶界强度,并且随着偏聚浓度升高,晶界强度逐渐降低。而Cu会增强五种晶界的晶界强度,并且晶界强度随着偏聚浓度升高而升高。通过对电荷密度结果进行分析发现,Mg原子与周围Al原子之间极少电子相互作用,因而降低晶界电荷密度;而Cu原子与Al原子之间存在较强的电子相互作用,并形成新的金属键。（3）Mg和Cu原子的复合偏聚极大影响AlΣ5（210）晶界特性和晶界强度。对晶界能计算结果发现复合偏聚进一步降低了晶界能,在偏聚浓度最高时,晶界能下降接近两倍。通过对晶界强度进行计算发现Cu能够弥补Mg原子的弱化作用,并且在高偏聚浓度下强度进一步提升,高于单一Cu偏聚的晶界。