中文摘要：

本项目采用第一性原理计算不同结构亚稳合金的能量来比较其相对稳定性，并将其计算结果用于辅助构造原子多体势。建立从原子多体势出发，用分子动力学方法计算不同结构的材料（多层膜、非晶相等）弹性常数的理论模型，并阐明生成热为正的系统中非晶相较大的自由体积对其力学性能的影响，以及多层膜中界面对力学性能变化所起的作用。采用多层膜固态反应或离子束辅助沉积技术制备非晶态合金薄膜，用纳米硬度计测量多层膜和非晶态合金薄膜的弹性性能，并与计算相比较，以验证模型。对部分获得的非晶态合金薄膜，在电镜下动态退火，找到其晶化温度，为其实际应用提供可靠数据。建立的理论模型将为研究非晶态合金和复合材料的宏观力学性能提供基本物理参数，因此有重要的学术价值和科学意义。

结论摘要：

本项目提出了从原子多体势出发，用分子动力学方法计算不同结构的材料（多层膜、非晶相等）弹性常数的理论模型，应用于Ag/Pd超晶格中，揭示了不存在超模量效应的物理实质是受相反应变的Ag和Pd层对弹性常数的贡献相反，彼此抵消所致。设计了点阵常数和杨氏模量存在较大差异的Cr-Nb多层膜，用实验验证了上述的理论结果。在生成热为正的Ag-Nb多层膜中观察到了随调制波长减小硬度增加了80%，而弹性模量基本不变，发现在晶界和界面处形成的很薄的非晶层对硬度提高起了十分重要作用，而非晶合金的自由体积对模量起负作用。提出了非均匀材料性能的梯度变化等价于一种内力的界面力学模型，将其应用于双材料裂纹中消除了界面裂纹的震荡行为。采用第一性原理计算不同结构亚稳合金的能量，并用于辅助构造原子多体势。用分子动力学模拟计算不同结构固溶体和非晶相的能量，比较其与结构的相关性，揭示了亚稳相的稳定性取决于原子成键数目与键长（或键强）的竞争。在生成热为负的二元合金中，非晶相的结构随成分变化，当趋于中间成分时，原子成键数目增多。建立的理论模型将为研究非晶态合金和复合材料的宏观力学性能提供基本物理参数，有重要的学术价值和科学意义。