Al-Mg₂Si复合材料是一种典型的颗粒增强铝基复合材料,被广泛应用于各种领域。然而,在Al-Mg₂Si复合材料中,采用传统的熔炼工艺制备出来的初生Mg₂Si相晶粒粗大,形态结构较为复杂且棱角分明,严重撕裂了铝合金基体,使Al-Mg₂Si复合材料力学性能降低。稀土微合金化是改性初生Mg₂Si的一种重要手段,对改善Al-Mg₂Si复合材料的力学性能有着重要的意义。第一性原理计算,可以从微观的角度解释材料的宏观性能变化的原因,可以为实验提供必要的依据,减少对不必要实验的探索。因此,本文采用实验与第一性原理计算相结合方法研究了稀土La对Al-25wt.%Mg₂Si复合材料的影响。采用原位内生工艺制备Al-25wt.%Mg₂Si复合材料,通过添加不同含量的稀土元素La和热处理的方法来改善复合材料的微观组织,以达到提高复合材料整体力学性能的目的。具体研究结果如下:稀土元素La改善了Al-25wt.%Mg₂Si复合材料的微观组织和力学性能。实验发现,添加稀土La使初生Mg₂Si相的形貌规则,分布均匀,晶粒尺寸变小,当其添加量为1.0wt.%时组织细化效果最佳,力学性能也达到最优。通过改变固溶处理和时效处理的时间,改善了初生Mg₂Si相和共晶组织的形貌以及分布,确定了复合材料的最佳热处理工艺。结果表明,对于Al-25wt.%Mg₂Si-1.0wt.%La复合材料的最佳的热处理工艺为545?C固溶12h,175?C时效7h。此时Al-Mg₂Si复合材料的的组织和力学性能都达到了最佳。通过第一性原理的方法计算了Mg₂Si及其掺杂固溶体的晶体结构,弹性性能和电子结构,计算结果表明,La原子和Al原子的掺杂使得Mg₂Si体系内部共价键成键强度降低,共价键数量减少,提高了Mg₂Si的塑性,减小了由于金属间化合物Mg₂Si的室温脆性给Al-Mg₂Si复合材料的塑性造成的影响。通过第一性原理对二元相Al₄La的晶体结构、态密度、弹性常数的计算得出Al₄La可以在体系中形成且稳定存在,表现为塑性特征,Al₄La的存在可以提高复合材料塑性。