陶瓷／金属界面广泛存在于陶瓷／金属复合材料,以及各种保温涂层、军用装甲、触媒转化器、场效应晶体管、防腐涂料等化工和电子行业领域中,它的物理、化学以及材料科学性能一直是结构复合材料、电瓷设备以及环保涂料等研究领域的热点问题,研究陶瓷／金属界面的结构和强度,以及在微缺陷与微裂纹条件下的力学行为和破坏过程,不仅对陶瓷／金属复合材料应用和破坏形式的掌控极为重要,对其他复合材料研究领域也有深远的意义。本文通过使用分子动力学方法计算研究了300K温度下Al／α-Al2O3界面裂纹在沿其厚度方向上的拉伸应变作用下的扩展过程,观察了位错的形成与发展、裂纹的扩展与增殖,为研究Al／α--Al2O3复合材料界面的力学性能及服役行为提供参考。本文采用分子动力学方法并运用并行开源程序LAMMPS研究Al／α-Al2O3界面裂纹的扩展规律。具体研究内容如下：1、通过查阅文献,从实验观察和第一性原理计算的结果中得到Al／α-Al2O3界面上的主要晶体晶向和原子排列规律,构建了Al／α-Al2O3界面的原子模型。2、弹性常数、表面能和界面能是表征材料以及材料界面属性的几个基本物理量。为了使分子动力学方法能够真实模拟界面的物理力学行为,势函数应能正确反映材料的上述几个物理量。根据这个原则,本文首先对目前常用的模拟Al和Al2O3的原子作用势进行了评价,选择了能够准确反映上述物理量的作用势；然后,在考虑原子间成键方式的基础上,结合目前界面原子作用的实验和理论研究成果,确定了界面作用势形式,再以界面能的实验值和第一性原理计算值作为参考值,对界面原子作用势的势函数参数进行了拟合,确定了界面原子作用势。最后,分别从结构稳定性和界面原子构型对相关势函数进行了验证。3、使用分子动力学模拟了300K温度下Al／α-Al2O3界面裂纹在轴向拉伸应变作用下的裂纹增殖过程。观察发现,当应变加载至5.52%时,位错开始由界面裂纹发射出来,并在应变为6.36%时形成位错环,其三个主要位错面与界面平面夹角约为71°。随着应变不断增大,位错沿着位错面向Al中滑移,并堆积在α-Al2O3／Al界面处,Al中的位错密度持续增多,Al不断被强化。当位错阻力大于裂纹阻力时,材料无法通过产生位错来吸收应变能,则裂纹开始扩展。随着应变的继续增大,Al的塑性破坏将最终导致整个材料体系的失效。