Fe-Al基合金因其卓越的抗氧化、抗冲击以及优异的抗腐蚀等性能在石油化工、电站锅炉、冶金等领域应用越来越广泛。但是,室温脆性制约着该类合金作为结构材料在低温环境下的广泛应用。因此如何降低Fe-Al基合金的室温脆性成为该领域内的研究热点之一。造成该类合金室温塑性较差的主要原因是环境氢脆性以及长程有序超点阵空间结构所造成的反相畴界和本征易解理断裂的特点。为此,科学家们采取了若干改进措施,比如通过热处理、快速凝固等方法细化晶粒、控制合金的显微组织结构等。此外,也可以通过加入含晶格电子数较多的合金元素或稀土来改变金属间化合物原子间的键合强度和电子分布,即从降低超点阵空间结构造成的影响这一角度来改善Fe3Al合金的室温脆性。但是通过实验无法从原子尺度获得化学键的特性及电子结构等信息,因此本文采用第一性原理模拟计算和实验相结合的方法研究原子结合的微观机制,探究Cr浓度对Fe3Al合金电子结构和力学性能的影响以及稀土Ce对FeAl/Fe3Al双相层状结构的界面稳定性和电子特性的影响,从原子层面揭示Cr和Ce元素的合金化对Fe-Al基合金力学性能影响的微观机理;并利用真空感应熔炼炉制备了不同成分的Fe-Al基合金楔形试块,经均匀化退火+中温回火+油淬后,采用光学显微镜、X-射线衍射、扫描电镜以及电子探针显微分析仪等研究了Cr和Ce元素对该合金显微组织、断口形貌、室温断裂机制的影响。结果表明:第一性原理计算表明Cr在模型中的占位与掺杂含量有关,含量为3.125%（at.%）时,Cr优先占据FeΙ位,含量为6.25%（at.%）时,Cr倾向于占据FeΙ和Al位;随着Cr掺杂量的增加,体系的CP（Cauchy压力常数）、υ（泊松比）的值增加,G/B（Pugh模量比）减小,表明Cr的掺杂可以降低Fe3Al基合金的脆性,且随着Cr含量的增加,合金的韧性增强;Cr的掺杂使得原子间的电子分布发生改变,Fe-Al之间p-d杂化电子数减少、共价键性减弱,Fe-Fe键的增强以及Fe-Cr、Al-Cr反键的存在使得掺杂体系的金属性增强,加之（100）面上共价键的减弱以及（010）面原子间键合强度的增加等因素都提高了Fe3Al合金的韧性。试验结果表明Cr元素的添加对该合金的微观组织形貌影响较大,Cr完全固溶到了Fe3Al基体中,合金由Fe3Al、Fe2Al Cr、FeAl以及Fe Cr相组成;Cr的掺杂降低了该合金的屈服强度、硬度以及弹性模量,提高了合金的延伸率和断裂韧性;Cr的掺杂改变了合金拉伸和三点弯曲断口形貌,Fe3Al合金的断面附近出现解理台阶,其分布像水系网络一样,呈现出十分明显的河流花纹走向,当Cr加入后除了具有明显的解理台阶和河流花样之外,合金在断裂过程中有二次裂纹出现,还出现了撕裂脊线,合金的断裂机制为解理断裂。第一性原理计算表明稀土Ce倾向于置换FeAl/Fe3Al最近邻相界面处Fe3原子的位置;Ce的掺杂使得体系的υ值增加,G/B及|CP|值均减小;体系p-d轨道杂化的电子数减少,电子间相互作用减弱,并且改变了原子间电子分布,FeAl/Fe3Al界面处电荷的方向性减弱,使得掺杂体系的共价键性减弱。试验结果表明加入Ce元素后,合金中各元素的含量与实验设计成分配比基本吻合,各元素分布也较均匀,主要由Fe3Al、Fe2Al Cr、FeAl以及Fe Cr相组成;微量Ce的加入细化了晶粒,减少了金相组织中杂质元素形成的颗粒相;Ce的加入也提高了合金的抗拉强度和屈服强度,降低了硬度,合金的延伸率和断裂韧性提高;观察合金的室温拉伸和三点弯曲断口,发现Ce元素添加后,一些断面上出现了沿晶型断裂,两晶粒之间的位相差较大,在晶界上产生了台阶,并且河流花纹明显增多,表现为穿晶-沿晶型解理断裂。