低活化钢是Tokamak中的包层结构材料,其在高温和强磁场条件下使用。长期服役条件下碳化物的析出与演变是低活化钢高温蠕变性能的重要决定因素,所以人们一直在寻求高温强磁场下稳定存在的碳化物。研究发现,强磁场会显著影响M₂₃C₆（M=Fe,Cr）的析出行为,通常会促进Fe₂₀Cr₃C₆在特定温度下提前析出。因此,研究强磁场下碳化物结构、磁性及稳定性为我国核聚变反应堆包层结构材料的研发与创制提供理论依据和技术参考,既具有重要的理论意义,又具有实际应用前景。本文首先对M₂₃C₆（M=Fe,Cr）的基态结构、磁性进行研究,然后采用第一性原理、魏氏分子场理论和热力学平衡软件MTDATA相结合的方法分析磁场诱导M23C6析出的热力学机制,从而对实验现象进行解释。得到的结论如下:（1）M₂₃C₆（M=Fe,Cr）的晶体结构中,有M（4a）,M（8c）,M（32f）,M（48h）,C（24e）五种Wyckoff位置。M（32f）和M（48h）形成M₂₃C₆（M=Fe,Cr）的结构框架,M（4a）,M（8c）和C原子填充在空腔内。而随着Cr含量的增加,（Fe,Cr）₂₃C₆的晶胞常数会增加。（2）基于磁性来源的Fe及其周围的结构信息（包括最近邻关系）,在Fe₂₀Cr₃C₆中构建了两种晶格单元,分别是十四面体和立方八面体,这样简化后的晶胞结构与NaCl型的结构排列相似,而C则处于框架的间隙位置。（3）（Fe,Cr）₂₃C₆碳化物体系中存在M-C（M=Fe,Cr）共价键,也存在离子键和金属键;（Fe,Cr）₂₃C₆是力学稳定的,而且（Fe,Cr）₂₃C₆的B、E和G随Cr含量的增加呈增大趋势;（Fe,Cr）₂₃C₆的理论维氏硬度在8～19 GPa之间,有望作为耐磨涂层。（4）（Fe,Cr）₂₃C₆的基态磁矩在Fe含量低于0.4的时候,几乎为零,高于0.4,（Fe,Cr）₂₃C₆的基态磁矩随Fe含量的增加而增大,Fe₂₃C₆的磁矩最大,为42.31?_B。相较而言,Fe₂₀Cr₃C₆的磁矩要小于Fe₂₃C₆的磁矩,这是由于Cr反平行的磁矩会削弱Fe的磁矩,从而降低Fe₂₀Cr₃C₆的基态磁矩。（5）施加磁场后会使碳化物的磁矩增大、居里温度升高,这是因为磁场增加了磁矩间的交换耦合作用,导致铁磁性温度区间的扩大。相应的,磁场诱导磁热容、磁致磁熵和磁致磁焓的峰值发生改变。在居里温度以下,这三个参数对温度的依赖性更强;在居里温度附近,由于铁磁性转变,这三个参数达到峰值;高于居里温度,随着外磁场强度的增加,磁致磁熵和磁致磁焓显著增加,这是因为磁矩长程有序被破坏,且磁场增强了短程磁矩的交换耦合作用。（6）在12 T下Fe₂₀Cr₃C₆的磁吉布斯自由能的变化最大,这与碳化物的磁矩密切相关。而且在实验温度下,外磁场对总自由能的贡献约50%,因此磁场是影响Fe₂₀Cr₃C₆析出的重要因素,这可以有效地解释实验结果。