题目：体心立方过渡金属体内及表面自扩散的计算机模拟

金属内部和表面空位直接影响金属的物理、化学和机械性能。在固体相变，裂纹形成与扩展，位错和界面迁移过程中，空位扩散是金属原子输运的主要机制。空位的研究一直是材料科学、冶金学、固体物理及固体化学研究的中心问题。本文应用改进分析型嵌入原子法(MAEAM)结合计算机模拟，研究了体心立方(BCC)过渡金属Fe、W、Mo、Cr、Ta、Nb和V体内以及Mo、Fe和Cr的(001)表面单空位的形成和迁移机理。得到以下主要结果：
(1) 对体心立方过渡金属Fe、W、Mo、Cr、Ta、Nb和V，从形成能最小化考虑，单空位容易形成的次序为Cr、Fe、V、Nb、Ta、Mo和W。这些金属的第一近邻(1NN)、第二近邻(2NN)和第三近邻(3NN)三种扩散机制的能量~位移曲线均为对称曲线，且能量的最大值均位于各迁移路径的中点。对应第三近邻的迁移能最高，第一近邻和第二近邻的迁移能都比第三近邻低。
(2) 对Mo、Fe和Cr的(001)表面前六层中单空位的形成、层内和层间自扩散的研究发现：
(a) 这三种金属中单空位形成能的情况相似，即单空位在第一层上的形成能最低(比体内值低的多)，在第三层上的形成能最高(略大于体内值)。空位在表面第一层上容易形成的结果和实验中观察到的表面第一层上空位的浓度高于体内的结果一致。
(b) 对层内迁移，这三个金属稍有不同。对Mo(001)表面，第一层上的迁移能比体内值低得多，第二层稍高于体内值，第三和第四层比体内值稍低，从第五层开始和体内值一样；对Fe(001)表面，第一层上的迁移能比体内值低，第二层比体内值稍高，第三层比体内值稍低，从第四层开始和体内值一样；对Cr(001)表面，第一层上的迁移能比体内低得多，第二、第三和第四层比体内值稍低，从第五层开始和体内值一样；
(c) 对层间迁移，这三种金属有相似的结果，即第二层上的空位容易通过第一近邻(1NN) 迁移到第一层，第三和第四层上的空位均容易通过第二近邻(2NN)分别迁移到第一和第二层，而第五和第六层上的空位容易向体内迁移，第七及其以下各层上的空位迁移情况则与体内的相同。