（1）在金属合金结构与性能的第一性原理计算、模拟及实验研究取得了重大进展

①第一性原理计算(VASP)：预言生成热为正的二元金属系统中亚稳合金相的形成；用计算得到的性能拟合出不同结构组合(即fcc-bcc,hcp-fcc和hcp-bcc)系统的多体势；揭示了亚稳结构Fe,Co,Ni的铁磁性,特别是Fe原子在大FCC结构中的玻尔磁矩为2.54,比平衡值(2.21 )有大幅增加。②分子动力学模拟：应用拟合的多体势研究了界面稳定性和晶态—非晶态相变,揭示了Cu和Ta的晶面取向对界面稳定性的决定性影响,阐明了集成电路中Ta-阻挡层失效的物理机制；在Cu-Mo等系统中,揭示了亚稳合金相在全成份范围内的能量状态。③热力学计算：提出标准生成焙的改进计算公式,其精度比Miedema模型提高13-65 %,计算中包括了磁能；提出LAVES相形成的判据。④微磁模拟：对磁头与介质的相互作用做了系统的计算,用以指导磁记录的实际应用。⑤实验研究：离子束操纵制备出co-Ag层状有序结构和Fe-Ag超饱和固溶体,观察到Co和Fe原子具有大幅增强的玻尔磁矩；离子束辅助沉积制备出微米量级,性能优异的非晶态合金。

（2）纳米金属材料力学行为的多尺度模拟研究取得重大成就

近年来，沈阳材料科学国家（联合）实验室固体原子像研究部王绍青研究组成功将准连续介质方法应用于晶界相关的纳米金属力学行为模拟，在材料力学性质多尺度计算模拟方面取得了一系列进展。他们通过准连续介质方法模拟了纳米多晶铝的压痕实验过程，观察到了五重对称变形孪晶的形成。采用粗粒化局部应力算法，计算了该五重孪晶形成过程中模型内部原子级的应力场分布。进一步的应力分析结果表明，材料内部高局部应力位置的变化是五重对称变形孪晶形成的重要条件。其中，一段低指数非对称晶界在该五重孪晶的形成过程中起到了重要作用，它将高静水应力局限在压头下方几个晶粒的区域内，并且造成位错反射，从而形成了该五重对称变形孪晶中的第一条孪晶界。该模拟结果可对近期电镜实验观察到的纳米金属中五次对称变形孪晶的形成原因给出较合理的解释。此前他人采用纯双晶模型对这类特殊晶界已经进行了深入研究，然而却没有与具体的实验现象相关联。五重孪晶的模拟结果说明了以这种特殊晶界为代表的微观结构对材料力学行为的重要影响。

此外，他们还研究了纳米多晶镍的本征断裂行为。模拟结果表明裂纹前端晶界处的细微孔洞承受强烈的张应力并促使裂纹沿晶界扩展。这种晶界主导的裂纹萌生和扩展机制可能会导致材料在经过有限的塑性应变之后发生脆性断裂，从而限制了其在工业上的实际应用。采用两种不同的镍嵌入原子势函数，他们进一步研究了提高材料拉伸塑性的微观机制和纳米晶体中断裂行为的脆-韧性转变。研究表明非稳堆垛层错能的降低可以强化晶界的位错发射行为，因而是促使材料塑性提高的重要因素。

该项工作的系列研究成果现已相继发表在Scripta Materialia(Y. F. Shao, S. Q. Wang, Scripta Mater. 62, 419 (2010) ) 等学术刊物上。此研究工作得到了科技部“973”项目的资助。

（3）金属间化合物中空位浓度计算及有序化转变温度预测工作取得重要进展

沈阳材料科学国家（联合）实验室工程合金研究部在金属间化合物中空位浓度计算及有序化转变温度预测方面取得重要进展，主要成果已发表于Physical Review Letters。空位等点缺陷是影响高温结构材料力学性能的重要因素。与无序合金不同，金属间化合物中不同种类原子的有序排列导致了“反位原子”的点缺陷类型，这些特点使得空位等点缺陷浓度问题复杂化，而这些量很难用实验方法进行精确测量。第一原理或“内嵌原子方法”结合统计力学方法可用于研究这类问题。该方法的基本思想是用第一原理方法计算所谓的“粗”点缺陷形成能，即含单个点缺陷的晶体与完整晶体的能量差，然后用统计力学方法构建含任意浓度点缺陷的体系的自由能，进而得到点缺陷的热平衡浓度。这种方法的应用深化了人们对金属间化合物的点缺陷相关性质的理解，但以往采用的点缺陷气体模型忽略了点缺陷间的相互作用，且未考虑点缺陷形成能随金属间化合物有序度的变化，因此这种方法只适用于计算强有序化合物的点缺陷浓度，并且该方法无法预测有序-无序相变。

我所沈阳材料科学国家(联合)实验室工程合金研究部一个小组最近进一步发展了上述方法。根据Bragg-Williams模型，金属间化合物的有序能随长程序参数线性变化，而有序能与点缺陷形成能存在特定关系。该小组在第一原理结合统计力学计算热平衡点缺陷浓度的方法中引入了随长程序参数线性变化的点缺陷形成能，并基于这一关系建立了一个自洽求解点缺陷热平衡浓度的新方法，由此突破了低点缺陷浓度的限制，计算得到的弱有序金属间化合物的点缺陷浓度精度大为提高。同时，该方法也可用于预测金属间化合物的有序-无序相变。对于弱有序金属间化合物CuZn，理论计算的有序-无序相变温度为732K，与实验值743K仅差11K；对于强有序金属间化合物NiAl，有序无序相变温度理论值为2829K，远低于Bragg-Williams模型预测的4222K。