钛基合金作为目前研发热门的金属材料之一,由于其优异的结构性能,具有非常广阔的应用前景。钛铌合金材料在航空航天领域,生物医学工程领域和船舶舰艇制造工程中应用越来越广泛,同时在其他领域也存在着巨大的应用前景。应用领域决定了钛合金需要长期服役于苛刻的工作环境中,这对材料性能要求较高。为了解材料使役过程中的失效机制,引入组织和缺陷相关的原子模拟是非常重要的。而原子间势正是原子尺度模拟的关键。近年来虽然势函数开发工作取得了较多的成果,但用于大尺度材料模拟且计算精度高的较少,特别是在层错等材料变形机制方面很难精确再现。本工作在这方面做了很大的努力,目的是开发可以提高材料分子动力学模拟精度的原子间势。基于EAM的框架,本文开发了Ti、Nb和Ti-Nb合金的原子间势,提出了新的函数形式以及新的截断函数。势参数拟合是通过均方差最小法再现平衡晶格常数、结合能、弹性常数、未弛豫空位形成能等物理性质来确定。在这些物理性质的基础上又加入第一原理计算合金单方向拉伸数据用来拟合合金势参数。同时运用第一原理对Ti、Nb和Ti-Nb合金材料相应的性能计算,为势函数提供相应物理性质的理论数据参考。作为原子间势的检验与应用,采用分子动力学软件LAMMPS和ParaMD对材料缺陷性能模拟计算。首先计算了拟合参数时所用到的几种物理量,检验势函数精准性,结果表明本文的原子间势可以很好的再现晶格常数等性能,并且均方差值小,精度较高。原子间势曲线符合原子间相互作用关系,并且曲线光滑有利于材料原子尺度模拟。对纯金属势函数的结构稳定性稳定性做了检验,结果表明Ti和Nb最稳定的结构分别为HCP结构和BCC结构,这一结果表明本文原子间势可以很好的描述材料的结构。其次分子动力学模拟了材料的缺陷性能,如单、双空位形成能、自间隙形成能、表面能、稳定层错能和面层错能,计算结果显示本文原子间势可以很好的描述材料缺陷性能。以往开发的Ti的EAM势函数在层错能方面的表现都不尽人意,导致材料分子动力学模拟表现欠佳。本文原子间势计算得到Ti的基面层错能可以达到107.54mJ/m~2,这比大多数同样使用EAM构建Ti的势计算值更接近实验值。这一结果对分子动力学模拟非常有利,因为如果原子间势计算层错能过低,当模拟材料其他结构形变时,会优先出现层错结构,不利于计算。并且在层错能计算工作中也发现了如果对势函数计算层错能的需求过高,会导致势表征材料的其他性能时急剧下滑,虽然目前工作中Ti的层错能虽不及实验值,但也应该是本方法的计算极限。Ti面层错能的计算结果表明,本工作的原子间势可以很好的模拟该材料的形变行为。对Ti-Nb合金势在弹性模量、晶格常数、结合能和合金中空位原子不同时的空位形成能等物理性质做了计算分析,计算结果表明相应的物理性质与第一原理结果符合很好,Nb含量不同时Ti-Nb合金的结合能变化趋势与第一原理计算趋势符合,合金势函数曲线光滑,可以很好的再现材料的物理性质。