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表面问题在材料的制备及使用过程中显得十分重要，因为种种物理化学变化都是由材料表面向材料内部逐渐进行的，这些过程的进行都依赖于材料的表面结构与性质。固体表面的结构和性质在很多方面与体内完全不同，而产生表面现象的根本原因在于材料表面质点的排列与受力情况不同于材料内部。内部的任一原子处于其他原子的包围中，周围原子对它的作用力对称分布，因此它处于均匀的力场中，总合力为零，即处于能量最低的状态；而表面原子却不同，它与气相（或液相）接触，气相分子对表面原子的作用力可忽略不计，因此表面原子处于不均匀的力场中，所以其能量大大升高，处于高能量状态，高出的能量称为表面能。对晶体表面结构及能量的研究将为掌握材料性质、实现材料改性和设计新材料提供理论基础和指导。本文采用嵌入原子法（EAM）结合计算机模拟研究了体心立方（BCC）金属、密排六方（HCP）金属及B2型金属问化合物NiAl的各种不同取向的晶面作为表面时的表面结构并计算了其表面能。研究内容可分为以下三部分：（1）用第二近邻的改进型嵌入原子法（2NN MEAM）计算了BCC结构的过渡金属Fe、Cr、Mo、W、V、Nb、Ta的24个不同取向的晶面作为表面时的表面能。计算结果表明，对所有的BCC过渡金属，三个低指数表面的表面能的顺序是：E（110）＜E（100）＜E（（111）），这与实验结果相一致。并且密排面（110）的表面能E110在所有考虑到的表面中是最小的，所以从表面能最小化来考虑，可以推测（110）是BCC金属薄膜中的择优织构。这也与实验结果相一致。其它表面的表面能随着该表面与（110）面的夹角的增加而线性增加。因此，可以通过某个取向的表面对（110）面的偏离程度来估算其表面能的相对值。（2）用改进型嵌入原子法（MEAM）计算了13种HCP结构的金属Co、Dy、Er、Gd、Ho、Mg、Nd、Pr、Re、Sc、Tb、Tl、Zr的三类有代表性的表面的表面能，这三类表面是分别属于[010]，[1（?）0]和[001]晶带的（h01），（hh1）和（hk0）晶面，在所有的这些表面中基平面（001）的表面能最小，所以从表面能最小化来考虑，在这13种HCP金属薄膜中（001）织构应该择优出现，这与实验结果一致。对不同取向的表面结构的研究发现，多数表面有两种可能的截止方式，短截止表面的能量要比长截止表面的能量低的多，这表明前者比后者更稳定。这可能就是在实验中只观察到了柱平面（100）的短截止表面的原因。（3）用嵌入原子法（EAM）研究了B2型结构的有序金属间化合物NiAl的22个不同取向的晶面作为表面时的表面结构及能量。结果表明，当晶面密勒指数之和是奇数时，在平行于表面的方向上，纯Ni和纯Al的原子层交替排列，所以就有Ni截止和Al截止两种可能的表面结构。对任何取向的该类表面而言，Ni截止表面的能量比Al截止表面要高的多，而且这两种不同的截止方式之间的表面能之差随着晶面间距的增加而线性增加。所以从表面能最小化的角度来考虑，对每一种Ni、Al交替的表面，以Al截止的表面应该是其择优织构，这与实验结果一致。当晶面密勒指数之和是偶数时，在平行于表面的方向上每层原子都是符合化学计量比的（Ni、Al之比是1∶1），这类表面只有一种截止方式，其中（110）取向在所有两种类型的表面中，表面能最低，因此可以推测在NiAl薄膜中（110）织构最稳定。这可能就是在大多数的实验中都出现（110）织构的原因。