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铁锰硅合金具有高的抗疲劳性能、高强度以及良好的形状记忆效果,因而常用作弹簧钢、高强度钢以及形状记忆合金。合金化是改善合金组织结构以及相关力学性能的主要方式。Mn、Si、C等合金化元素对合金宏观力学性能影响的作用机制已有很多实验研究,而从原子层次研究这些合金化元素的微观作用机理研究却相对较少。本文基于密度泛函的第一性原理计算方法从原子、电子层次研究了含Mn、Si、C的α-Fe合金的结构、稳定性和电子特性,并对电子特性和力学性能进行了预测,得出研究结果如下：(1) Mn、Si、C掺杂后得到合金体系均满足热力学稳定性和力学稳定性的形成条件,整个合金体系形成的难易程度由易到难顺序为Fe15MnC> Fe15Si> Fe14MnSi> Fe15SiC> Fe15Mn> Fe16C,结构稳定性由强到弱顺序为Fe15MnC> Fe16C> Fe15SiC> Fe15Si> Fe16> Fe14MnSi> Fe15Mn。(2)Mn、Si合金化元素对掺杂后所得单晶合金体系弹性各向异性的影响是不同的,总体来看Fe14MnSi各向异性倾向最大,其次为Fe15Mn和Fe15Si,这一结果表明Si、Mn的复合固溶增大了各向异性的倾向,影响程度大于单一的Mn、Si的固溶效果。由Mn、Si形成的含碳a-Fe单晶合金体系弹性各向异性普遍较低,Mn、Si的固溶对FeC合金各向异性的影响很小,具体来看Fe15MnC略大于Fe16C、Fe15SiC,表明Mn、Si对含碳体系的作用不明显。(3) Mn、Si、C合金化元素对掺杂后合金体系的杨氏模量E影响是不同的,较α-Fe的杨氏模量相比,含碳体系Fe16C、Fe]5MnC和Fe15SiC的杨氏模量E值均降低,分别减小了6.61%、2.66%和6.96%,其中Fe15SiC具有最小的杨氏模量E；而使Fe-Mn-Si合金系Fe15Mn、Fe15Si和Fe14MnSi的杨氏模量E值增加,增加幅度分别为1.63%、0.71%和0.49%,其中Fe15Mn的杨氏模量值最大,Fe15Mn电子结构来看,Mn置换Fe后,Mn失去电子与邻近的Fe原子结合能力增强。这几种合金杨氏模量由大到小的顺序为：Fe15Mn、Fe15Si、Fe14MnSi、Fe15MnC、Fe16C、Fe15SiC。(4) Mn、Si、C合金化元素对掺杂后合金体系的剪切模量G均有不同程度的影响,和α-Fe相比,影响规律与杨氏模量相近,含碳体系Fe16C、Fe15MnC和Fe15SiC的剪切模量G均降低,分别减小了7.82%、3.47%和8.09%,其中Fe15SiC具有最小的剪切模量G；而使Fe-Mn-Si合金系Fe15Mn、Fe15Si和Fe14MnSi的剪切模量G增加,分别增加了0.7%、1.00%和2.28%,其中Fe14MnSi的剪切模量值最大,Fe14MnSi电子结构来看,Si、Mn的复合固溶,增强了Mn失电子和Si得电子的能力,有利于增强它们之间键合,态密度来看复合固溶后出现了新的较强的成键峰。由大到小的顺序为：Fe14MnSi、 Fe15Si、Fe15Mn、Fe15MnC、Fe16C、Fe15SiC。(5)Mn、Si、C掺杂后得到合金体系的B/G的值由大到小顺序为Fe16C> Fe15SiC> Fe15Mn> Fe15MnC> Fe15Si> Fe14MnSi; Fe16C的B/G值最大且大于1.75,表明韧性最好,而Si、Mn的溶入,使合金体系的强度增大,尤其Si的作用最为明显,如Fe14MnSi的B/G值小于1.75,使得合金体系呈现脆性,表明Si、Mn复合固溶后对强度的提高幅度将明显高于单一元素的作用。