高静怡 孙嘉兴 王逊 周刚 王皞 刘艳侠† 徐东生

1) (辽宁大学物理学院， 沈阳 110036)

2) (沈阳建筑大学理学院， 沈阳 110168)

3) (中国科学院金属研究所， 沈阳 110016)

对于计算材料科学的研究者来说， 经常由于找不到合适的原子间势而工作受阻.本文将在Finnis-Sinclair势的框架下， 通过开发金属Nb的Finnis-Sinclair势而给出较详细的原子间势拟合、检验、修正的过程.首先建立原子间势与材料宏观性能之间的关系， 然后通过再现金属Nb的结合能、体模量、表面能、空位形成能及平衡点阵常数的实验数据的方法拟合金属Nb的Finnis-Sinclair势.利用所构建的原子间势计算金属Nb的弹性常数、剪切模量及柯西压力来检验势函数.讨论势函数曲线形状对间隙形成能的影响， 进而根据间隙能的计算数据修正已构建的原子间势.讨论截断距离的处理方法.本文的结果一方面为构建原子间势函数库提供资料， 为构建与Nb相关的合金原子间势奠定基础; 另一方面， 为开发和改善原子间势质量提供方法和依据.

1 引 言

原子尺度模拟是微观层次研究材料性能行之有效的手段和途径， 但是计算机模拟结果的可靠性直接来源于原子间势的质量[1]， 而且模拟的计算量强烈依赖于原子间势的复杂度.因此开发形式简单、质量可靠的原子间势及建立易于操作的原子间势构建方法极为重要.目前， 原子间势的开发大多通过有限的势函数参数来再现材料的部分性质而获得[2-4]， 因此， 根据部分性能获得的原子间势不可能描述材料……