铜镍(Cu-Ni)合金是一种应用广泛的二元合金,它具有耐高温、耐腐蚀、易于加工等多种性能优势。本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了铜基二元合金原子排布发生变化时对合金能量变化,物理性质,以及表面性质的影响。本论文取得的主要进展如下:1、我们构建了不同合金比例的Cu-Ni合金模型,设置了两种不同的内部原子位置结构,分别为铜镍两种原子各自占据不同的原子层的层状偏聚结构和两种原子均匀分布的均匀混合结构,并系统研究了Cu、Ni原子不同排布对其形成能的影响。结果表明:在以Cu原子占多数的合金结构中,铜镍合金内部的两种原子趋向于各自占据不同的原子层,从而形成分层偏聚结构。而当合金内部大多数为Ni原子时,两种原子倾向于均匀排列,从而形成Cu-Ni均匀混合结构。进一步比较并分析三种合金比例下材料的力学性质发现当Cu-Ni合金的合金比例为1:3时,Cu-Ni合金材料具有更好的延展性,更高的内部原子成键强度和更好的塑性。2、基于Cu-Ni合金的结构模型进一步研究了其表面特性,结果表明:Cu-Ni合金原子在由均匀混合结构变为分层偏聚结构的过程中,功函数值出现较大的波动,这表明Cu、Ni原子的分布特征对其表面特性有一定影响,分层偏聚排布和均匀排布的两种表面的功函数变化值可到0.1 e V,原子层状偏聚的Cu-Ni表面功函数更低,意味着其具有更好的电子激发性能。同时,对于同比例合金,功函数遵循(111)>(100)>(110)的顺序。进一步研究了表面态密度及其d-band中心位置?_d对于不同表面的数值变化情况,发现其表面催化活性遵循(111)<(100)<(110)的顺序。3、基于以上建立的Cu-Ni结构优化表面模型,选用CO气体作为吸附分子,研究了所构建的不同Cu-Ni合金模型上不同位点吸附CO分子的吸附能,并研究吸附位点对电子电荷转移、成键等表面特性的相互影响。结果表明:合金表面可以有效吸附CO分子,并同时可以减弱CO分子内部的σ键,从而为催化分解CO分子创造有利条件。综上,本研究基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了Cu-Ni合金Cu、Ni原子的排布规律对表面特性调控影响,分析了Cu-Ni合金不同原子分布结构的稳定性及其表面吸附特性,研究将为新型的二元合金结构设计及表面催化、传感等应用提供理论指导。