形变Cu-Fe原位复合材料是一种极具潜力的铜基材料,具备原料来源广、制备成本低、理论上具有高强高导性能等优势。然而由于Fe在Cu中的高温固溶度较大,低温下Fe析出动力学缓慢,过饱和Fe原子引起强烈的杂质散射,严重降低电导率,因此加快Fe的时效析出是改善Cu-Fe合金性能的关键。多元合金化是改善Cu-Fe合金性能的重要途径,如何在诸多合金元素中筛选出有利的合金元素的一直是个尚待解决的问题。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,通过对界面结合能、界面能、晶格错配度和电子结构等界面特性的计算,分析了合金元素对γ-Fe时效析出形核过程的影响,研究了合金元素的作用机制,为多元合金化的元素选择提供了理论依据。本文的主要研究内容和结论如下:(1)分析了合金元素在Cu/γ-Fe界面的占位。14种合金元素均富集于Cu基体,其中Mg、Ag和Cd与γ-Fe相排斥,分别位于远离界面和次近邻界面的位置;其余合金元素则位于最近邻界面的位置。(2)研究了合金元素对Cu/γ-Fe界面特性影响。B、Si、P、Al、Zr使Cu/γ-Fe界面结合能增大,提高了界面的稳定性。B、Si、P等11种合金元素使Cu/γ-Fe界面能降低,有利于γ-Fe的形核热力学。即B、Si、P、Al、Zr五种合金元素有助于在形核过程中促进γ-Fe的析出并形成稳定的γ-Fe相。(3)揭示了合金元素的作用机制。Cu/γ-Fe界面结合能大小与合金原子的相对体积成反比,而界面能则由晶格错配度和界面处原子键合强度共同决定,即相对体积较小、界面处原子键合强度较高的合金元素可以起到增加Cu/γ-Fe界面结合能、降低界面能的作用,达到促进Cu基体中γ-Fe的析出形核的效果。