高熵合金是一种含有5种或5种以上的主元元素,且每种主元元素的占比在5%～35%之间的新型合金。不同于以一种或两种金属元素作为主元的传统合金,高熵合金通常具有简单的固溶体相结构,也因此具有传统合金无法比拟的优异性能,具有广阔的应用前景。其中,轻质高熵合金通常指密度低于6 g/cm~3的高熵合金,可望在具有低密度的同时保持高熵合金的优异性能,现已成为高熵合金领域中的研究热点之一。目前已报道的轻质高熵合金的相结构通常比较复杂,表现为存在多相结构且夹杂了多种金属间化合物,导致合金的性能并不理想。研究发现,适用于预测过渡族金属高熵合金相结构的经验参数判据,不能实现对轻质高熵合金相结构的准确预测。并且,基于传统的实验试错法寻找轻质高熵合金将消耗大量的时间和资源,制约了轻质高熵合金的开发。随着计算机的不断发展,计算材料学方法在高熵合金中得到了有效应用。特殊准随机结构（Special Quasi-random Strcture,SQS）理论能够模拟邻近原子之间的关联函数构建合金模型,适用于原子无序排布的固溶体合金。但是,高熵合金中存在着复杂的原子相互作用,需要设置合适的关联函数计算范围以及截断值,否则SQS模型无法完全与真实合金相匹配,还将消耗不必要的计算资源和时间,目前SQS理论在五元轻质高熵合金成分设计中的应用尚不成熟。基于这样的问题,本文针对MgAlLiM（M=Sn,Sb,Sc）N（N=Zn,Ca,Zr,Ag,Cd）五元等比轻质合金,研究利用SQS理论构建合金模型,并与第一性原理计算相结合,尝试设计含Mg、Al、Li的轻质高熵合金,并预测其物理力学性质。论文首先基于经验参数判据预测MgAlLiM（M=Sn,Sb,Sc）N（N=Zn,Ca,Zr,Ag,Cd）五元等比轻质合金的相结构;同时利用SQS理论构建合金的最优模型,在此基础上,采用第一性原理计算了合金的能量,根据形成焓（ΔHf）评估合金的热力学稳定性,综合经验参数判据预测结果,初步获得具有较高高熵合金形成倾向的合金成分;进一步,采用第一性原理计算合金的弹性常数,评估其力学稳定性,并对合金的强度、硬度以及延展性/脆性进行预测,最终提出具有开发潜力的轻质高熵合金成分。论文主要研究结果如下:（1）在经验参数预测中,MgAlLiSnN（N=Zn,Zr,Ag,Cd）、MgAlLiSbN（N=Zn,Ag,Cd）以及MgAlLiScN（N=Zn,Zr,Ag,Cd）的混合焓(ΔHmix)以及原子尺寸差（δ）满足-15k J/mol≤ΔHmix≤5 k J/mol,δ≤6.5%,符合ΔHmix-δ判据,有形成简单的固溶体相结构的趋势,且这些合金的价电子浓度（VEC）值满足4.6≥VEC≥2.2,倾向于形成单相BCC固溶体。（2）基于特殊准随机结构理论构建MgAlLiM（M=Sn,Sb,Sc）N（N=Zn,Zr,Ca,Ag,Cd）五元等比轻质合金BCC和FCC两种晶体类型的SQS模型,仅考虑第二、三壳层之间原子对关联函数,此时既能体现合金中原子的无序排布,又能缩短寻找最优SQS模型所需的计算时间,并且研究发现在SQS模型与真实合金之间的平均关联函数差值（?）≤0.008时,合金模型难以进一步优化,采用手动截断代码,得到最优的SQS模型,并给出了结构特征数据。（3）提出了综合经验参数和SQS+第一性原理形成焓（ΔHf）的轻质高熵合金相结构预测判据。综合考虑经验参数和形成焓的情况下,成分为MgAlLiSnN（N=Zr,Ag,Cd）、MgAlLiSbN（N=Zn,Ag,Cd）以及MgAlLiScN（N=Zn,Zr,Cd）的合金既满足经验参数判据,且ΔHf值相对较负,这些合金能够形成简单的固溶体相结构并保持结构稳定。（4）利用第一性原理的方法,计算MgAlLiSnN（N=Zr,Ag,Cd）、Mg Al Li Sb-N（N=Zn,Ag,Cd）以及MgAlLiScN（N=Zn,Zr,Cd）这九种合金的弹性常数,只有Mg Al Li Sn Ag合金在FCC结构下的弹性常数特征值C44=-28.91 GPa,不满足Born准则,在微小形变下不能保持结构稳定;其余合金的弹性常数特征值均为大于零,满足Born准则判定,在BCC和FCC结构下均具有良好的力学稳定性。（5）在得到了二阶弹性常数的情况下,采用Voigt-Reuss-Hill（V-R-H）近似法计算合金的弹性模量,结果发现,MgAlLiSnZr、MgAlLiSbAg以及MgAlLiScZr这三种合金在BCC和FCC结构下的体积模量（B）、剪切模量（G）、泊松比（ν）、Pugh值（B/G）以及柯西压力值(C12-C44)均较高,性能上表现为强度、硬度较高,并且具备良好延展性,有望实现良好的强塑性结合,是较为理想的轻质高熵合金。