金属的强韧化研究是当前的一个重要的热点问题,对于金属在工业领域的应用有着极大的推动作用。其中,hcp结构的镁及其合金,由于其特殊的晶格结构,拥有着其他材料所无法比拟的高比强度,在航空航天、汽车等制造行业表现除了优异的应用性能和广阔的前景。但是却因为塑性较差的原因限制了进一步的发展与应用。镁金属的强韧性能与其位错滑移、孪生等相应的微观变形机制密切相关。要增强镁的塑性变形能力,一方面,要了解镁的非基面滑移的机制和各影响因素,另外也要探究能够激发非基面滑移发生的原因和方法。本文中我们对于镁的非基面上滑移,如孪生和孪晶界迁移等过程的研究,从孪晶界稳定性的研究角度出发,结合第一性原理计算合金元素对基面层错能的影响,就是以此为目标,对镁的强韧化的性能的发展进行了较深入的研究和探讨。本文主要采用了分子动力学的方法,通过对hcp-Mg中带缺口的对称倾斜晶界模型的拉伸,获得了两种不同的孪晶,{1121}一次孪生,{1122}二次孪生。从而对由位错与晶界的相互作用而引发的孪生过程进行了分析。在此基础上,搭建了这两种孪晶的孪晶界模型,研究其孪晶界迁移机制和孪晶界的稳定性,从而更好的理解hcp-Mg在非基面上的滑移运动。并且构造类似的{1012}孪晶界拉伸模型,研究该类孪晶界在位错作用下的稳定性。另外,利用密度泛函理论和自爬升微动弹性带的方法来计算了Zn元素对Mg的基面层错能的影响,由此阐述合金化效应对交滑移的促进作用,以及对非基面上滑移,如孪晶界迁移等过程的影响和作用。研究的结果表明：(1)在位错与晶界的相互作用下,在10K温度下分别产生了{1121}{1122}一次及二次孪晶。这与它们各自的孪晶界迁移和稳定性有关。对于{1121}孪晶界迁移是通过pure-shuffle的机制进行,因此所需能量相对较低,也就是它的孪晶界的稳定性比较低,在两个温度拉伸的条件下都会最先出现,较容易发生迁移运动。而{12}的孪晶界迁移是由锥面滑移构成,这一迁移过程更为复杂,因此相对应的孪晶界的稳定性就较高。这两类孪晶界迁移也揭示了在非基面滑移的难易程度,以及非基面滑移对Mg的整体的塑性变形能力的贡献和帮助,使我们进一步思考如何更好的激发非基面的滑移运动。(2)对于{1012}孪晶界模型的拉伸结果显示,位错与{1012}孪晶界的相互作用,在10K温度下孪生现象和基面位错同时释放内部应力,在300K温度下非基面滑移与基面滑移共同协调塑性变形。不同温度下,孪晶界的稳定性有很大的差异,对于{1012}孪晶界,它在300K温度下的稳定性很弱,也显示出了非常低的迁移能,因此容易发生孪晶界迁移。(3)通过第一性原理计算,可以得出,在Mg-Zn合金体系中Zn原子的加入和存在会提升体系的稳态层错能,并且降低体系的非稳层错能。这表明合金元素Zn是有利于激发Mg中的位错滑移机制的开动,从而促使位错由在基面上的运动转化到非基面上的运动,即交滑移这一过程的激发。这主要是因为，Zn原子添加入之后，会使得Mg的本身的键合方式发生一定的改变，从而在根本上影响了Mg的变形机制的选择，使之在促发位错运动的过程中，进一步激发交滑移，降低孪晶界的稳定性，开动非基面上的滑移运动，更好的调整和适应镁的进一步塑性变形过程，增加了强韧化的能力。