复合材料的综合性能主要取决于界面的性质。界面常受到界面缺陷和界面应力等诸多因素的影响,从而引起材料脆塑性、抗形变能力以及耐磨性等发生变化。因此界面是化学、物理学、材料学以及工艺学等众多学科领域里的研究热点,且其微观机制也是需要研究的重要课题。本文运用第一性原理方法模拟了多种不同的Al/TiC和Al/Al_2.5X_0.5Zr（X=Cu、Zn、Ag）界面模型。从界面粘附性、层错能以及界面原子成键分析了界面的稳定性以及材料的脆塑性等。另外,研究了合金中其他元素对界面的影响。研究结果对实验上观察的现象可以给出合理的解释,并对改善界面的结合以及为结构材料的设计提供参考。本文的主要研究内容如下:（1）首先,基于第一性原理对Al（100）/TiC（100）和Al（110）/TiC（110）共格界面的粘附性进行计算。结果发现Al在C原子上（C-位置）和Al在C-C键上（桥-位置）的界面结构是最优的界面结构,并计算了沿?100?和?110?方向上的Al（100）/TiC（100）和沿?100?、?110?和?112?方向上Al（110）/TiC（110）界面的广义层错能。为了估测半共格界面中失配位错对界面的影响,运用界面失配位错的Peierls-Nabarro（P-N）模型以获取界面能。结果发现相比共格界面,失配位错会使得界面能升高,从而界面的粘附性变差。并且随着不稳定层错能的增加,界面能增多,粘附性也越差。此外,我们引入了能级图以描述界面的粘附性。（2）研究了Mg、Zn、Cu、Fe和Ti合金元素对（100）和（110）Al/TiC界面粘附性的影响。Fe和Ti能够增强界面的粘附,而Mg和Zn却能降低界面的粘附。计算得到的数据与实验和其他文献吻合的较好。为了更好地理解界面的性质,我们采用差分电荷密度和态密度来分析界面电子结构。并在此基础上,分别计算了沿?010?和?110?方向上（100）Al/TiC和沿?110?和?112?方向上（110）Al/TiC界面的不稳定层错能?_us。对于（100）和（110）Al/TiC界面,优选的滑移方向是?110?方向。此外,根据Rice判据,研究了Mg、Zn、Cu、Fe和Ti对材料脆塑性的影响。Mg、Fe和Ti是能够改善Al/TiC界面塑性的有利合金元素。（3）首先采用第一性原理结合准谐近似方法研究了不同温度（0-800 K）下的（100）Al/TiC和（110）Al/TiC界面的粘附功的变化。结果表明粘附功_ad?和界面间距₀d几乎没有变化,然而_ad?在实验中观察到随着温度的升高（>933 K）而增大。我们得出结论,温度引起的热膨胀不会导致界面粘附性随温度升高而改善。为了理解这不同的结果,我们怀疑随温度升高可能存在其他界面结构,因此模拟了（100）Al/TiC和（111）Al/TiC界面体系。对于（100）Al/TiC体系,我们发现5Al/4TiC-C、5Al/4TiC-Ti、4Al/5TiC-C和4Al/5TiC-Ti界面的粘附功比1Al/1TiC-C小很多。而对于（111）Al/TiC界面体系,模拟了六种不同界面结构。C终端的界面结构比Ti终端的结构更加稳定。并且对于C终端和Ti终端的界面结构,AlA堆叠的界面是最弱的,而AlB堆叠的界面结构结合最强。在此基础上,我们采用差分电荷密度和态密度来加深对界面粘附性的理解。最后为了理解Al/TiC润湿实验的趋势,我们猜测随着温度的升高（973-1273 K）,1Al/1TiC可能转变为5Al/4TiC、4Al/5TiC和Ti-AlA界面。（4）对HRTEM所观察的Al/Al_2.5Cu_0.5Zr共格界面进行模拟,建立了6种超胞模型,并且Al_2.5Cu_0.5Zr和Al之间的取向关系与观察到的一致:（001）_Al2.5Cu0.5Zr//（001）_Al和（27）001（29）_Al2.5Cu0.5Zr//（27）001（29）_{A l}。Al/Al_2.5Cu_0.5Zr界面的界面间距为2.015?,与实验上观察的值（2.017?）吻合的较好。因为Zn和Ag与Cu的效果一样,同样能够稳定L1₂结构Al₃Zr。因此我们也研究了Al/Al_2.5Zn_0.5Zr和Al/Al_2.5Ag_0.5Zr的共格界面。结果发现Al/Al_2.5Cu_0.5Zr界面拥有最强粘附功,并且_ad?为3.1840 J/m²。模型V是Al/Al_2.5X_0.5Zr（X=Cu、Zn、Ag）界面最优的界面结构。根据广义层错能的计算,发现优选的滑移方向是?110?方向。由Rice判据可知Al/Al_2.5Zn_0.5Zr界面的塑性最好。在此基础上,研究了合金中的杂质元素Si、Fe和Ti在Al/Al_2.5X_0.5Zr（X=Cu、Zn、Ag）界面上的偏析行为,以及对材料粘附性和脆塑性的影响。对于Al/Al_2.5Cu_0.5Zr和Al/Al_2.5Zn_0.5Zr界面,Si更可能在界面层的Al_-11处偏析,但这将降低粘附性。在?100?方向塑性减小而在?110?方向得到改善。在Al/Al_2.5Ag_0.5Zr界面,Si将在界面上Ag位置偏析并会削弱界面的粘附性,但塑性却略有提升。Fe可能在Al/Al_2.5X_0.5Zr的界面层中的Zr位置处偏析,所有界面的粘附性将得到改善。但Al/Al_2.5X_0.5Zr（X=Cu、Zn）界面的塑性却降低。而对于Al/Al_2.5Ag_0.5Zr界面,仅在<110>方向上的塑性略有一些提升。与Al和X的位置相比,Ti在Al/Al_2.5X_0.5Zr界面中更可能代替Zr。Ti的取代将增强粘附性并降低界面的塑性。