摘要：在材料领域杂质原子的迁移是一个基础而永恒的主题．采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了氧原子在仪钛（a-Ti）晶体中的间隙占位情况，并计算了氧原子稳定占位点间隙能、电子态密度、电荷差分密度及其邻近钛原子的位移情况．采用基于过渡态搜索理论的CI—NEBfclimbingimagenudgedelasticband）方法预测了稳定态氧原子在α—Ti晶体中的扩散路径、扩散势垒及相应的跳转频率，并由此推算出氧原子在不同位点之间跳转的扩散系数．研究结果表明，间隙氧原子在六角密排钛晶体结构中共有七种占位，但仅存在三个可稳定占据的间隙位点：八面体中心位点、六面体中心位点及0．28nm钛一钛键中心位点．各稳定间隙位点之间的扩散具有不对称性，因此可确定三种稳定间隙氧原子位点间存在七条独立扩散路径．获取计算不同路径扩散系数所需要的微观参数，包括扩散势垒、扩散长度、不同扩散路径上鞍点氧原子的跳转频率，最终预测了不同间隙位点之间氧原子的扩散系数值，其中八面体中心扩散到邻近键位的扩散系数与实验值相符合．通过对间隙氧原子扩散行为的深入了解，希望能对控制钛合金中氧的扩散、提高钛金属中氧的含量及相关研究提供基础理论支持．

关键词：第一性原理 钛 扩散 

单位：南京理工大学化工学院; 南京210094; 海南大学材料与化工学院; 海口570228; Division; of; Materials; Sciences; and; Engineering; Ames; Laboratory; Ames; 50011; USA