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本文利用第一性原理研究了AlTiC细化剂中Al、TiC、TiAl3的体相、表而以及界面的性质，并探讨了AlTiC细化剂的细化机理。
Al、TiC、TiAl3的晶格常数的优化值与实验值的误差均在1％以内。结合能和形成能的计算值也在合理的误差范围内。
根据表面能收敛的方法确定Al(001)面、Al(111)面、Al(011)面和TiC(001)面构型具有体相性质的最少原子层数，并利用表面构型中原子层间距的收敛性来确定TiC(111)面和TiAl3(001)面的构型具有体相性质的最少原子层数。通过热力学推导获得不同表面的表面能随Ti化学势变化曲线，包括以Ti终止、C终止的TiC(111)面，以Al终止、Ti-Al终止的TiAl3(001)面。表面能的计算发现TiC(111)面倾向于以Ti原子为终止面，TiAl3(001)研倾向于以Al原子为终止而。
通过界面的优化、理想界面结合能和界面电子结构，研究了Al(001)/TiC(001)界面、Al(111)/TiC(111)界面、Al(001)/TiAl3(001)界面以及Al(011)/TiAl3(001)界面的性质。根据界面能越小界而越稳定的原则确定了Al/TiC界面、Al/TiAl3界面两侧最稳定的原子堆垛方式。
由界面性质的研究得到：当铝液中Ti元素浓度较高的情况下，TiC颗粒与Al形成的Al/TiC界面的界面能才低于Al直接从Al熔体中形核时的液-固界面能，TiC颗粒才能成为异质形核的基底：当铝液中Ti元素浓度较低的情况下，TiAl3颗粒与Al形成的Al/TiAl3界面的界面能低于Al直接从Al熔体中形核时的液-固界面能，TiAl3颗粒就能成为异质形核的基底。因此，相比TiC，TiAl3更容易成为Al的异质形核基底。本文的计算结果表明用超形核机理解释AlTiC细化剂的细化机理更加合理。