轻质镁合金由于其高的比强度性能在航空航天和汽车工业得到广泛的应用。然而镁合金的发展受到有限高温性能的限制。因此,要求在提高镁合金机械性能方面做出更大的努力和贡献。通常,固溶强化和沉淀强化是提高镁合金强度的两种方法。其中,添加合金元素已经被认为是优化和改善合金机械性能至关重要的方法之一。然而,目前的研究仅仅集中于实验方面,且添加合金元素提高机械性能的内在机制还并不明朗,有待深入研究。本论文应用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-R（R=Y, Zn）固溶体和Mg-Ce镁合金的结构稳定性、力学性能和电子结构,试图从原子尺度来解释其强化机制。论文主要包括以下内容:1.应用第一性原理计算的方法,研究了Y和Zn原子对镁基固溶体结构稳定性、弹性特征的影响。采用五个超晶胞模型(Mg₉₆, Mg₉₅Y₁, Mg₉₄Y₂, Mg₉₅Zn₁和Mg₉₄Zn₂)模拟了不同溶质含量的固溶体。首先,进行了结构优化,发现Mg-R（R=Y, Zn）体系的晶格参数与溶质原子的半径和数量有关;通过结合能的计算发现,Y元素的添加使固溶体的结合能显著降低,而Zn元素却使结合能有微弱升高。随后计算得出了镁固溶体的五个独立弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill （VRH）近似方法获得了体模量B、剪切模量G、杨氏模量E和波松比ν,并发现这些模量依赖于溶质原子的含量。另外,分析B/G值得知溶质原子的添加提高了固溶体的延展性,且Y元素的作用强于Zn。最后对电子态密度的计算显示了Y（Zn）和Mg原子间的化学键强弱与溶质原子的含量相关。2.对Mg-Ce二元中间相MgCe, Mg₂Ce和Mg₃Ce的弹性常数和电子结构进行了第一性原理计算研究。结构优化后所得的晶格常数与实验值符合的很好,通过结合能和形成能的计算,得出了三者的结构稳定性。同时,三者的独立弹性常数C_ij ,剪切模量G,体模量B,杨氏模量E,Cauchy压和B/G值都得到了计算研究。通过对所得结构的比较分析得知:在三者中Mg₂Ce具有最佳的延展性和塑性,而Mg₃Ce的硬度和脆性最强。其中弹性各向异性因子值的比较得出Mg₂Ce的各向异性较弱。通过计算Mg-Ce二元相的电子态密度和电荷分布从而了解结构稳定性和弹性常数的内在机制。