陶瓷连接中普遍涉及金属/陶瓷界面的研究问题,但固-固界面具有较高的复杂性,这对固-固界面的微观作用机制的研究造成了极大的困难。本文围绕Ni/Al2O3界面展开第一性原理计算,研究了Ni/Al2O3界面匹配关系、界面稳定性、界面结合强度及界面原子的电子结构特性,为理解焊接过程中界面结合机制,解决相关问题提供理论依据。首先计算了Ni和α-Al2O3块体及其表面的电子结构特性和稳定性。结果表明Ni块体为金属晶体,几个低指数表面中Ni(111)表面最稳定。α-Al2O3中O与Al以离子键结合,单层Al终端的α-Al2O3(0001)表面的表面能最低。态密度分析表明表面效应主要是由最外层原子引起的,对内层原子影响较小。其次研究了几种不同匹配的Ni(111)/α-Al2O3(0001)界面模型,结果表明M2界面结构不稳定,氧终端界面比铝终端界面的界面解离能和界面吸附能的绝对值更大,M1(O)界面结构最稳定。对M1(O)进行差分电荷密度分析可知界面有大量电子由Al周围转移到O周围,形成离子键,使界面具有较高的强度。根据态密度图分析界面效应对界面附近原子的影响,界面效应对内层原子影响较小,电子转移主要发生在界面附近原子之间。在α-Al2O3(0001)表面对2nm和30nm两种厚度的镍膜进行去润湿实验,有接近球形的多面体Ni单晶产生,且镍膜越厚,产生的Ni单晶直径越大。TEM分析表明实际结合界面为Ni(111)/α-Al2O3(0001),界面匹配为[11?0]Ni‖[21?1?0]Al2O3,与理论计算结果符合的很好。