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本研究では，ランダム粒界への元素の偏析を，粒界アモルファス構造の安定化という新たな視点でとらえなおし，粒界相モデルを用いて，初めに粒界偏析量の熱力学的計算を行った．この手法は原理的には単純であるが，微量元素の接平面を計算に用いるので，精度の高い自由エネルギーが計算に要求される．そこで母相に関しては，全組成領域における自由エネルギーを正確に評価するために，クラスター展開・変分法を適用した．一方，アモルファス相の自由エネルギーを電子論計算で評価することは困難なので，状態図の熱力学的解析法であるCALPHAD法を用いて評価した液相の自由エネルギーを計算に用いた．また一部の合金系については，第一原理分子動力学法を用いて，液相の自由エネルギーの理論計算も行った．この手法によってFe中の幾つかの合金元素の偏析係数を熱力学的に計算してみると，その値は実測結果ときわめてよい一致を示すことが分かった．これは数原子層の領域で原子構造が乱れた粒界構造とアモルファス構造の原子配列の類似性から説明ができると考えられる．そこで，典型的な偏析元素であるBを例にとって，Fe-B系アモルファスから結晶化過程で析出するホウ化物について，第一原理計算法によってその生成エネルギーを計算した．その結果はほぼ液相の自由エネルギー曲線に重なることがわかった．アモルファスを形成する合金系の液相の安定化については，母相を構成する元素から作られる多面体クラスターには空孔が多く含まれるため，この空隙に配置できる大きさの異種元素がこの位置を占めることによって，稠密ランダム充填配列の安定化に寄与する．このような考え方を粒界に対して適用すると，粒界における幾何学的短範囲規則構造の空孔サイトへの元素の配置と周囲の元素との局所的規則構造の生成が粒界偏析に寄与している可能性が示唆された．
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