液态Pb-Bi共晶合金(LBE)是未来加速器驱动次临界系统中散裂靶和冷却剂的主要候选材料，因此对其基本性质的研究受到了极大的关注。然而，长期以来，实验上关于合金内部在高温下是否出现反常的液-液结构转变却一直存有争论。此外，合金与结构材料的接触会带来严重的腐蚀，导致材料性能下降、提前失效。而腐蚀的微观机制仍不清楚，相关的重要问题也仍待研究，如腐蚀中起重要作用的氧在液态合金中的状态，材料中合金元素的偏聚性质及对腐蚀性质的影响等等。利用从头计算分子动力学和第一性原理方法，我们考察了液态LBE的微观结构性质及其温度依赖关系，研究了表面腐蚀的微观机制，并考察了氧在液态合金中的行为以及合金元素在材料中的表面偏聚性质。相关问题的研究对于我们加深理解合金性质、腐蚀机理，以及对材料的防护设计将提供一些帮助和建议。　　首先研究了液态LBE的微观结构性质。模拟了一系列温度下的液态合金体系，得到了可靠的对相关函数和结构因子。研究发现，结构因子第一峰高、配位数、原子键对以及体系过剩熵随温度的变化都呈现线性关系。在整个温度范围内，并没有观察到这些结构敏感量的任何异常突变，从而否定了高温下共晶组分的Pb-Bi合金中存在反常的结构转变。　　在液态结构模拟的基础上，研究了氧在液态LBE中的行为，从而得到了氧原子在LBE中的局域结构和扩散性质。研究发现，氧原子在合金中更加倾向于待在Pb原子的周围，结合4个Pb原子形成类似四面体构型的复合体。其运动方式并不是单个粒子扩散运动的形式，而是“穿着Pb的外衣”一起运动。当体系中氧的浓度较高时，会形成类似PbO基元的结构。　　以Fe(100)表面为代表，研究了材料在Pb-Bi环境下表面腐蚀的原子过程，从而给出了一个腐蚀的微观图像。具体考察了Pb、Bi原子向(100)表面的吸附以及Fe原子从表面的逃离两个过程。研究发现，Pb、Bi原子均易于在Fe(100)面吸附，且液态原子的吸附使得Fe原子从表面脱离所需的能量显著下降，增加了其溶解的几率。同时考察了六种常见合金元素对表面腐蚀性质的影响。研究表明，合金元素Si对于材料的抗腐蚀性能有较好的帮助。　　此外，研究了六种合金元素在Fe(100)表面的偏聚性质。研究发现，对于Cr、Mn和Si三种元素，其偏聚出现反常行为，即从块体偏聚到表面时，偏聚能的变化并不是单调的，而是在第二层位置出现一个能垒。通过分析弛豫原子结构、电荷密度以及偏聚能的分解等，我们认为出现反常偏聚是由于从块体到表面时，偏聚能中的化学部分与主格原子移除部分之间的竞争和变化快慢的不同而导致。