界面作为颗粒增强金属基复合材料的重要组成结构,在颗粒增强金属基复合材料中起着传递载荷、调节应力分布和连接增强相和基体的重要作用。在颗粒增强金属基复合材料的制备过程中,界面的形成受到制备工艺、制备参数、增强颗粒与基体的润湿性和颗粒的分布形态等众多因素的影响,界面反应难以控制,界面结构复杂,界面相组成元素多且细小而弥散,给界面的研究工作带来了很多难题,导致至今对于颗粒增强金属基复合材料的界面反应机制仍然不太清楚。同时有很多文献报道,在复合材料中添加适量的稀土元素可以有效地改善材料的界面结合强度,并提高其强度和韧性。由于稀土元素活性极大,通常以氧化物或金属间化合物的形式吸附于界面处,这就使得有稀土添加的颗粒增强金属基复合材料的界面组织更为复杂,对稀土改性复合材料界面性能的实验研究更为不便。因此,本文以颗粒增强金属基复合材料中典型的碳化钨颗粒增强铁基复合材料为研究对象,采用第一性原理计算并结合实验分析和性能表征的方法,建立未掺杂和掺杂稀土元素的界面晶胞结构,研究界面相和界面晶胞的电子结构和热力学性质。丰富现阶段对碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面研究的大数据库,为提高颗粒增强铁基复合材料的界面结合强度的研究提供理论基础,为稀土改性颗粒增强铁基复合材料的研究奠定基础。本论文的主要研究内容与结果如下:（1）对两种体相切取低指数面,并通过结构优化、计算表面能和界面错配度,建立Fe（110）/WC（0001）-c界面。对界面进行电荷密度分析,发现在界面处Fe-C原子间呈较强的离子键性,同时还有共价键的作用,使得Fe（110）/WC（0001）-c具有较强的界面结合强度和较稳定的界面构型。（2）碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面相的主要组成包含Fe₃W₃C、Fe、WC、W₂C、W和少量的C。主要界面相Fe₃W₃C的生成有助于调节基体Fe与增强颗粒WC之间热物理性能的差异,从而减缓基体Fe与增强颗粒交界处热裂纹的产生。（3）碳化钨颗粒增强铁基复合材料主要界面相Fe₃W₃C最可能的生成反应机制是3Fe+2WC+W₂C→Fe₃W₃C+2C+W,该预测可为碳化钨颗粒增强铁基复合材料的界面反应研究工作提供参考依据。（4）当取代W原子时,掺杂界面晶胞模型中掺杂稀土Nd的界面结合强度最大且界面最稳定,当取代Fe原子时,掺杂界面晶胞模型中掺杂稀土Ce界面结合强度最大且最稳定。只考虑替代式掺杂界面的情况下,稀土原子Nd和Pr更倾向于取代W原子,而稀土原子Y、La和Ce更倾向于取代Fe原子。（5）掺杂稀土原子使得复合材料界面性能改善的原因是,稀土元素的掺杂加强了界面处Fe、W和C原子之间的电荷转移,同时不仅使得界面处成键方式发生改变,还使原子与原子之间成键加强,最终表现为稀土掺杂WC_P/铁基复合材料界面结合强度增加。（6）成功的从六种稀土元素Nd、Y、La、Ce、Pr和Pm中筛选出两种,在向WC_P/铁基复合材料中添加稀土元素以改善界面性能时,可优先选择Nd或者Ce元素,对界面的改善效果会更为明显。