铝锂合金具有高强度、高刚度、低密度和抗疲劳裂纹等优异的性能,其已广泛应用于航空航天领域。Al₃Li是Al-Li合金中重要的强化析出相,其结构与性能将对Al-Li合金的性能产生影响。而压力及点缺陷（本征点缺陷和掺杂）的存在会恶化或者改善Al₃Li相的性能。Al-Li合金中Al₃Li相的沉淀过程及Al/Al₃Li基体的界面性质能为实验分析与设计提供理论依据。所以,Al₃Li的沉淀过程、Al/Al₃Li界面性质及Al₃Li性质对开发高性能的Al-Li合金具有非常重要的作用。单纯利用实验手段来探究以上因素的影响是一件非常有难度的事情。因而,在本论文中,基于微观相场理论和密度泛函理论分别进行了相关研究,具体研究内容如下:（1）基于微观相场模型,探究了弹性应变能对二元Al-Li合金沉淀过程的影响。研究结果表明:在失稳区,弹性应变能的存在只改变了Al-15.2at.%Li中Al₃Li有序相的形貌,并使其具有一定的方向性;但没有改变Al₃Li有序相的析出机制。在过渡区,Al-11.3at.%Li中Al₃Li颗粒和无序区域之间存在一个约为2³个原子层厚度的界面,表明该合金遵循非经典形核长大机制。此外,当时间步数大于600时,弹性应变能在Al-11.3at.%Li合金的时效中发挥着抑制Al₃Li有序化的作用。（2）基于第一性原理,系统研究了压力对Al-Li相（Al₃Li、AlLi、Al₂Li₃、AlLi₂和Al₄Li₉）的结构稳定性、弹性性质、各向异性及热力学性质的影响。研究结果表明:Al₃Li、AlLi、Al₂Li₃和Al₄Li₉相在压力下是稳定的,然而AlLi相在较高压力下（P>10GPa）发生了结构转变。大部分的弹性常数(除了C₁₄,C₁₅,C₂₅,C₃₅,C₄₆)随压力的升高而增大。当压力为0 GPa时,所有的Al-Li相均呈现脆性;随着压力的增加,Al-Li相都呈现出由脆性向延性转变的趋势。Al-Li相的等容热容C_v、等压热容C_p和振动熵S等随温度和压力的变化趋势基本相同。（3）基于第一性原理,探讨了Al₃Li中空位和反位缺陷在不同浓度下的结构稳定性、弹性模量、声速、德拜温度和热导率等。研究结果表明:在偏离化学计量比的富Li和富Al区占主导地位的缺陷分别为Li_Al和Al _Li。与3×3×3超胞相比,2×2×2超胞中Li_Al的形成能为负值,这意味着Li_Al在2×2×2超胞中能自发形成。本征点缺陷的类型及其浓度会对Al₃Li相的弹性性质产生影响,但弹性性质的变化幅度不大。所有非化学计量比Al₃Li相的纵波速度大于横波速度,声速的各向异性也反映了非化学计量比Al₃Li的弹性各向异性。在非化学计量比Al₃Li相的富Al区和富Li区中浓度最高的点缺陷分别为Al_Li和Li_Al,这与点缺陷形成能的计算结果相一致。（4）基于第一性原理研究了合金元素X（X=Sc、Ti、Cu、Zn、Zr和Ag）对Al₃Li相的弹性性能、硬度、各向异性和德拜温度等的影响。研究结果表明:Zr、Ti和Sc原子倾向于占据Li位置,而Ag、Cu和Zn原子更倾向于占据Al位置。AlLi-Zn相的体积模量B随掺杂浓度的升高而下降;而其余AlLi-X相的体积模量B随掺杂浓度的升高而增大。AlLi-Zn抵抗体积变形的能力最弱。对于倾向于占据Li位的AlLi-X（X=Sc、Ti和Zr）,掺杂浓度的增加有利于提升Al₃Li相的硬度;而对于倾向于占据Al位的AlLi-X（X=Cu、Zn和Ag）相,掺杂浓度起着完全相反的作用。AlLi-X相的剪切各向异性程度各不相同,但其偏离1的程度极小,最大不超过0.2。在AlLi-X中,Al₁₂Li₃Ti的Θ_D值最高,而Al₁₁Li₄Ag的Θ_D值最低,这表明Al₁₂Li₃Ti拥有相对较强的原子间结合力。（5）考虑了界面终端及堆垛形式的影响,分别构建了6种Al（100）/Al₃Li（100）及3种Al（111）/Al₃Li（111）界面模型。研究结果表明:不同堆垛模型中Al（100）/Al₃Li（100）及Al（111）/Al₃Li（111）的粘附功和界面能有较大的差异性。在Al（111）/Al₃Li（111）中顶位模型的粘附功最小,说明该模型的结合强度最低。Al（100）/Al₃Li（100）中Al-和Al+Li-终端的粘附功在不同堆垛模型中的变化情况是一致的,粘附功由大到小的顺序依次为:心位>桥位>顶位。由于Al（111）/Al₃Li（111）中顶位模型中的界面能较高,导致Al很难在顶位模型处形核的;而在Al（100）/Al₃Li（100）中心位模型的界面能最低,从而使Al更容易在此模型的Al₃Li（100）面上形核。