本论文的主要内容是通过第一原理来研究金属间化合物Ni3Al表面氢和氧的吸附问题,以及掺硼对Ni3Al表面氢吸附的影响。这些研究从理论上探讨了多晶Ni3Al环境脆性的微观机制,也为进一步的实验研究奠定了理论基础。 金属间化合物Ni3Al是一种很好的高温结构材料,但由于其室温脆性限制了它的实际应用。本文首先评述了多晶Ni3Al环境脆性问题,接着在第二章中简单地介绍了密度泛函理论,在接下来的两章中分别给出了我们利用第一原理方法研究Ni3Al表面氢、氧吸附问题的理论计算结果。 一方面,我们利用第一原理研究了氢在纯净的Ni3Al(111)表面及掺硼Ni3Al(111)表面的吸附。我们的计算结果表明,在单原子吸附时,氢原子喜欢吸附在表面空位位置,而硼原子在第一层和第二层之间的富镍八面体位置更稳定。在低覆盖度情况下,正下方第二层为Al原子的表面六角密排(hcp)位置是氢原子最稳定的吸附位置；但是,当有硼原子在第一层和第二层之间的富镍八面体位置时,在上述位置吸附的氢原子变得更加稳定,而表面面心立方(fcc)位置的氢原子吸附则不如无硼时稳定。我们的计算结果显示,不论是硼原子还是氢原子,在Ni3Al(111)表面吸附中,它们都更喜欢吸附在富镍的环境中；当表面已经吸附了硼原子后,对氢原子的表面吸附有一定的影响。 另一方面,我们利用第一原理研究了氧在Ni3Al(111)和(100)表面的吸附。我们分别设计了两种表面模型：(100)表面和(111)表面。我们的计算结果表明,O原子更喜欢与Al原子结合,由于(100)表面比(111)表面Al的含量高,因此更容易吸附O原子,从理论上分析了Ni3Al与O原子发生反应的表面敏感性。