Al-Cu合金时效过程中的脱溶沉淀已经被人们进行过相当深入的研究，目前已经把时效过程中不同结构的沉淀产物的脱溶贯序以及微观结构弄得很清楚，通常情况下，一开始是形成GP区，接着生成亚稳的’’相（GPII）、亚稳’相和平衡相，其结构和脱溶顺序已经很清楚。然而，对于这些沉淀结构析出过程的细节，目前还有待研究。GP区等沉淀团簇可以用高分辨电子显微镜[2],透射电子显微镜[3]和区域粒子探针[4]等实验方法来观察研究。此外，计算模拟也是一种重要的研究方法[5, 6]。沉淀团簇的生成与合金中点缺陷（空位）所加强的扩散有关，然而合金中的点缺陷跃迁特性的数据尚较为缺乏，不成系统，因此必须首先建立空位等点缺陷的能量模型。

1.2 点缺陷的扩散机制 

  点缺陷（也称零维缺陷）是所有的晶体缺陷之中最为简单的一种缺陷。这种缺陷在结点或附近的微观区域内呈现出非正常晶格的周期性排列，它发生在晶体中一个或若干个晶格常数的区域内，诸如空位、间隙原子、杂质原子等缺陷，都表现出较小三维尺度的特点。除此之外，随温度变化而产生明显变化的点缺点也称作热缺陷。

  在晶体中，当温度超过0K是，晶体内的原子就会在其平衡位置附近持续不断地进行热运动，当其中某个处于格点位置的原子能量高到足以脱离平衡位置时，就会移动到晶体表面，而在原来的格点位置留下空位，该空位就被称为肖脱基缺陷。

  在置换固溶体或纯金属中，原子与周围的空位交换位置，从而迁移到新的平衡位置上称为置换扩散，或者空位扩散。

  原子脱离原本所在的格点位置而移动至近邻的原子间空隙位置上而形成的间隙原子被称作弗兰克缺陷。在间隙固溶体中，间隙原子在不同的间隙位置之间迁移的行为被称为间隙扩散。

  在间隙固溶体中，多数间隙位置是空的，换言之，间隙原子的浓度偏低。大量空出来的间隙位置成了间隙原子扩散时的中转站，间隙原子通过这些中转站进行扩散。

  在置换固溶体中，上述的间隙中转站对置换扩散没有任何帮助。原因在于置换固溶体中两种原子的半径均远大于间隙半径，即间隙位置不满足置换原子达到平衡状态的条件。这样，置换原子的扩散或者依赖某中新的中转站，或者不依赖。若不依赖，则原子扩散就会在空位的帮助下进行。

  间隙位置本身作为固溶体中的特定位置，是固定的，而空位则不然，一旦有原子受热脱离其格点位置或从一个空位中转站移动到另一个空位中转站，就会造成空位的移动。在同一种固溶体中，置换原子扩散系数低于原子扩散系数[7]。

1.3 本课题的研究内容和研究途径

  本课题要研究的问题是Al-Cu合金中点缺陷能量特征模型。Al-Cu合金做为一种时效强化合金，在时效过程中会发生脱溶沉淀，析出一系列不同结构和亚稳和稳定的中间相或者原子团簇。这些沉淀相的生成对合金有硬化和强化的作用。为了用计算模拟方法研究时效初期形成的GP区等Cu团簇的析出过程，必须建立点缺陷能量特征模型。根据热力学原理，点缺陷跃迁特性问题可通过分析缺陷复合体的能量特征进行研究，而缺陷复合体的能量可近似为原子对的能量的线性叠加。本课题拟通过原子尺度的模拟计算得到缺陷原子对的能量特征，从而获取常见缺陷复合体的能量数据，阐明Al-Cu中常见点缺陷的跃迁特性。

  拟采用的研究手段如下：

  1）从文献中查找搜集适合进行点缺陷模拟的势函数，要求选取的势函数能够描述