Mg-Gd系合金高温抗蠕变性能好,且低温时效强化效果显著。目前,关于Mg-Gd合金时效析出序列已较为明确,但在相关的晶体结构、热力学和力学性能方面仍存在一些争议。本文运用第一原理方法,对其主要析出相β″-Mg₃Gd、β₁-Mg₃Gd、β’-Mg₇Gd及稳定相Mg₂Gd的晶格稳定性、力学性能、德拜温度、热力学性质及电子结构进行计算研究;并对热力学和力学稳定性较好的β₁-Mg₃Gd、β’-Mg₇Gd做了更为系统的分析。（1）对β’’-Mg₃Gd（A）、β’’-Mg₃Gd（B）、β’’-Mg₃Gd（C）、β′-Mg₇Gd、β₁-Mg₃Gd、Mg₂Gd金属间化合物结构稳定性及热力学性质研究表明:在0K下,Mg-Gd相中β₁-Mg₃Gd的热稳定性最好,其次为β′-Mg₇Gd;在一定温度内,Mg-Gd合金中金属间化合物随Gd元素的增多,合金相的抗体积变形能力提高;β₁-Mg₃Gd和β’-Mg₇Gd力学性能较好,起到时效强化作用。β₁-Mg₃Gd有最大的剪切模量G和杨氏模量E,各个方向声速差距最大,导致各向异性最大,而β’-Mg₇Gd相反,热导率在各个方向上存在各向异性。β″-Mg₃Gd（C）相的定容热容C_v持续增加,在热力学上极不稳定;德拜温度越高说明共价键越强,材料脆性增加,β′-Mg₇Gd的德拜温度最高,呈现脆性;Mg₂Gd的德拜温度最低,呈现延性。β′-Mg₇Gd对温度敏感,在高温下抗蠕变性能差;局域电荷密度显示,Mg-Mg和Mg-Gd共价键以及Gd原子周围的Mg-Mg形成共价键,使Gd在Mg基体中具有异常高的固溶强化效果。态密度分析表明,三种β″-Mg₃Gd相中,β″-Mg₃Gd（B）的成键峰更偏向占据态的低能区,且峰值更低,而Mg₂Gd、β₁-Mg₃Gd、β’-Mg₇Gd处于峰谷的处,说明后者电子态更稳定性。综合考虑,β″-Mg₃Gd（B）在三种结构中相对稳定。（2）计算了（0、10、20Gpa）下,β₁-Mg₃Gd、β′-Mg₇Gd的晶格参数、弹性常数、弹性模量、热导率、局域电荷密度和态密度。结果表明,β₁-Mg₃Gd和β’-Mg₇Gd形成焓均为负数,热力学稳定;压力越大,形成焓绝对值越小,结构越不易形成;β₁-Mg₃Gd弹性模量均高于β’-Mg₇Gd,在各个压力下β₁-Mg₃Gd相G/B的比值大于0.57时,均表现为脆性,而β’-Mg₇Gd在20Gpa下由脆性转变为延性;压力增大,β₁-Mg₃Gd各方向的声速差距均减弱,各向异性减小,β’-Mg₇Gd相反,这与力学分析结果一致。β’-Mg₇Gd热导率均小于β₁-Mg₃Gd;压力增加,β₁-Mg₃Gd中Mg-Gd原子距离增加且电荷积累增加,共价键增强。与β₁-Mg₃Gd相比,β’-Mg₇Gd中Gd原子百分比减少,压力增大,Gd-Mg原子之间电荷积累电子局域性增强,在20Gpa,Mg-Mg原子之间的电子的离域性增强,导致其金属键增大,材料呈现由脆性到延性的转变。态密度计算表明,Mg-Gd相原子间距离减少,总态密度在压力下最高成键峰变宽并且峰值强度减小,这说明了压力能提高所选合金的结构稳定性。在占据态中,总态密度主要来自于Mg s,p轨道和Gd d的贡献,说明有共价键作用,压力增加β’-Mg₇Gd共价键增强。