镁基复合材料因其比刚度和比模量高的优点,被认为是目前提升镁合金综合力学性能的有效途径。纳米碳材料（石墨烯、碳纳米管）是镁基复合材料有效的增强体,能够显著提升镁基复合材料的力学性能。在纳米碳材料增强镁基复合材料中,由于镁/碳之间为非共格界面,使得其界面结合较弱,这严重限制了纳米碳材料增强镁基复合材料力学性能的进一步提升。通过引入“过渡桥梁”调控镁/碳界面的思想,在复合材料中形成镁/“过渡桥梁”/碳的界面,从而改善镁基体与碳之间的界面结合。研究发现,稀土氧化物（La203、Ce203）有望成为纳米碳材料增强镁基复合材料的“过渡桥梁”。基于此,本文采用第一性原理计算的方法,研究引入La2O3和Ce2O3“过渡桥梁”后复合材料的界面结合性能,从而验证该“过渡桥梁”的有效性。通过构建Mg/La2O3/graphene以及Mg/Ce2O3/graphene界面,计算并分析界面分离功和界面电子结构,从原子尺度探究其界面强化机制。研究结果能够为纳米碳材料增强镁基复合材料设计与开发提供可靠的理论依据。主要内容总结如下:（1）首先,对Mg、La2O3以及Ce2O3的体相性质进行计算,结果与文献报道的实验值与理论计算值相接近,验证了计算方法的可靠性。接来下,对Mg（0001）表面、La2O3（0001）表面以及Ce2O3（0001）表面进行了表面层间距和表面能的计算,测试表面的收敛性。最终,我们选择了7层原子Mg（0001）表面、6层原子的O1-La2O3（0001）表面以及O1-Ce2O3（0001）表面、7层原子的O1-La2O3（0001）表面以及Ce-Ce2O3（0001）表面和9层原子的O2-La2O3（0001）表面以及O2-Ce2O3（0001）表面进行后续的建模与计算。（2）其次,根据界面原子化学配比以及界面配位关系,分别建立了 6种不同的Mg（0001）/La2O3（0001）、La2O3（0001）/graphene、Mg（0001）/Ce2O3（0001）以及Ce2O3（0001）/graphene界面。对上述界面的分离功进行了计算与对比,发现这4个界面的分离功数值都远大于Mg（0001）/graphene的界面分离功。其中,Mg（0001）/La2O3（0001）的最大分离功为 9.462 J/m2;La2O3（0001）/graphene的最大分离功为10.898 J/m2;Mg（0001）/Ce2O3（0001）的最大分离功为12.849 J/m2;Ce2O3（0001）/graphene 的最大分离功为2.285 J/m2。通过引入La2O3和Ce2O3“过渡桥梁”后形成的上述四个界面的结合强度都大于Mg（0001）/graphene界面的结合强度。因此,La2O3和Ce2O3都能够作为纳米碳材料增强镁基复合材料的“过渡桥梁”。（3）接着,通过对界面电子结构的计算,进一步揭示界面的强化机理。对于Mg（0001）/La2O3（0001）、La2O3（0001）/graphene、Mg（0001）/Ce2O3（0001）以及Ce2O3（0001）/graphene界面4个界面,分别计算了其电荷密度、差分电荷密度和态密度。结果表明,Mg（0001）/La2O3（0001）和Mg（0001）/Ce2O3（0001）界面主要依靠金属键和离子键成键,界面处存在大量原子轨道的杂化,其界面结合较强;La2O3（0001）/graphene界面出现了大量的电荷累积,且C原子与O原子发生了强烈的原子轨道杂化,形成共价键,使其界面结合较强;而Ce2O3（0001）/graphene界面的电荷分布较少,原子轨道杂化较弱,界面反应较弱,导致其界面结合强度较低。对MgO、La2O3和Ce2O3三个“过渡桥梁”的效果进行了整体评估,发现La2O3“过渡桥梁”的增强效果最佳,三个“过渡桥梁”的增强效果排序为La2O3>MgO>Ce2O3。（4）最后,总结“过渡桥梁”界面设计基本要求如下:1)镁/“过渡桥梁”以及“过渡桥梁”/碳界面为共格/半共格界面;2)“过渡桥梁”为金属氧化物,通过金属键及离子键与镁基体结合;3)“过渡桥梁”与碳能够发生杂化反应,形成C-O共价键。本文研究表明,向纳米碳材料增强镁基复合材料中引入La2O3和Ce2O3“过渡桥梁”,能够有效增强界面的结合强度,从而解决了镁/碳界面结合弱的问题。研究结果为纳米碳材料增强镁基复合材料“过渡桥梁”的筛选提供了理论支撑。