金属材料的广泛使用促进了人类文明的发展和社会的进步,已经成为社会生活中不可或缺的一部分。当金属暴露在空气及一些复杂氧化介质中时,其表面会发生氧化腐蚀,影响金属结构和性能。氧化腐蚀在石化、冶金、海洋装备等工业领域中普遍存在,严重影响金属设备的安全服役,并造成大量经济损失。然而,另一方面,金属氧化物及氧化物基复合材料已在催化、光电以及新型的电子设备等领域崭露头角。可控的氧化腐蚀可以用来制备特殊应用的氧化物基复合材料。如何在原子尺度上正确认识金属氧化机理,将为抑制金属氧化腐蚀和设计金属/氧化物复合材料合成工艺提供重要的理论指导。但金属初期氧化行为具有快速性和复杂性,难以通过实验设备原位观察氧化过程中的气体吸附、解离以及氧化重建结构的形成过程,而计算模拟可以从更小的时间尺度来揭示金属氧化过程中的原子机理。本文利用基于反应力场的分子动力学模拟探究了铜纳米粒子的氧化过程和氧化结构的变化,以及表面缺陷和外加应变影响下的金属镍的氧化行为。本文的主要内容如下:（1）探究了铜纳米粒子的氧化机制以及氧化过程中的结构变化,并分析了氧气含量以及温度对氧化过程的影响。结果发现,由于尺寸效应,铜纳米粒子表面可以看作由多个平整的小晶面和不平整的表面台阶组成,位于台阶边缘和角落的大量的欠配位的活性原子会成为氧化反应初始位点,吸附在此的氧气倾向于首先解离,并与铜原子结合形成氧化核。多个氧化核相互扩展连接形成氧化膜,最终生长形成核壳状氧化物结构。氧化膜中存在多种氧化结构,其中以四配位空位结构数量最多,并且证明氧化是由低配位氧化物向高配位氧化物转变的过程。表面的活性原子数量在一定程度上限制了氧化程度,低温下表面活性原子数量较少,过量的氧气对氧化程度的影响较小,而高温可以活化铜纳米粒子表面,有效促进氧化的进行。（2）探究了表面沟槽缺陷及外加应变影响下的金属镍的氧化行为。结果发现,由于更低的配位,沟槽缺陷边缘处的原子在氧化初期更易脱离表面而形成阳离子空位。空位的扩展导致氧化的进行,并由缺陷处向两边平面扩展。同时,沟槽面的原子排列会对金属镍的氧化产生影响:Ni（110）面的原子排列比Ni（111）面更稀疏,氧化初期会导致更强烈的氧化。高温会促进氧化反应,整个氧化过程表现为由缺陷向两边平面、由表面向内部的逐层扩展。水分子的参与使得氧化膜结构稀疏,氧化趋向于沿沟槽向内部扩展。外加的拉应变以及压应变会使氧化提前开始,并分别通过促进氧原子的向内扩散以及镍原子的向外扩散来提高氧化程度。此外,压应变的促进作用要强于拉应变。本文系统地探究了金属表面原子结构以及不同氧化条件对氧化动力学以及氧化物结构演变的影响,从原子尺度揭示了金属氧化过程中复杂的氧化机理,为改善金属材料服役稳定性以及氧化物基复合材料的设计和制备提供了理论指导。