针对双相不锈钢H2S氢致开裂行为及裂纹扩展机制缺乏从电子结构层次进行阐述的研究现状,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,首先分析了αα-Fe、γ-Fe及其低指数表面的表面特性,其次从微观领域系统研究了双相不锈钢H2S氢致开裂初期H1S及其解离产物在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面的吸附行为、H2S及HS自由基在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面的解离行为、H原子在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面的扩散行为以及H原子在α-Fe、γ-Fe体相和α-Fe(110)/γ-Fe(111)界面的扩散行为,计算了H2S及其解离产物在α-Fe(110)和y-Fe(111)表面的最优吸附构型和能量特性,搜索了H2S及HS自由基在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面解离、H原子在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面扩散以及H原子在α-Fe、γ-Fe体相和α-Fe(110)/γ-Fe(111)界面扩散的过渡态,对比了H2S及其解离产物在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面的吸附强弱、H2S及HS自由基在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面的解离难易、H原子在α-Fe(110)和y-Fe(111)表面的扩散难易以及H原子在a-Fe、γ-Fe体相和a-Fe(110)/γ-Fe(111)界面的扩散难易,并讨论了合金元素Cr、Mo、Ni等对α-Fe、γ-Fe体相以及α-Fe(110)/γ-Fe(111)界面氢扩散行为的影响作用。从电子结构层次揭示了双相不锈钢氢致裂纹产生的微观本质原因,并探讨了双相不锈钢的H2S氢致开裂行为及裂纹扩展机制,以期为双相不锈钢H2S氢致开裂机理的微观解释及抗H2S氢致开裂双相不锈钢新材料的研发提供一定的理论依据。通过本文的研究,所得结论如下所示：(1)α-Fe、γ-Fe体相及低指数表面特性表明,a-Fe的低指数表面稳定性为：α-Fe(110) >α-Fe(100)>α-Fe(111),而γ-Fe的低指数表面稳定性为：γ-Fe(111)>γ-Fe(100)> γ-Fe(110);(2)H2S及其解离产物在a-Fe(110)和y-Fe(111)表面的吸附表明,H2S、HS自由基和S原子与上述两个表面的作用强弱关系为：S>HS>H2S；(3)H2S及HS自由基在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面的解离表明,H2S和HS自由基在上述两个表面的解离能垒均较低,容易发生解离,并且HS自由基的二次解离比H2S的一次解离更为容易；(4)H原子在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面的扩散表明,H原子在上述两个表面的扩散势垒并不高,说明H原子容易在α-Fe(110)和γ-Fe(111)表面发生扩散：(5)H2S在αα-Fe(110)和γ,-Fe(111)表面的分解吸附对比表明,α-Fe(110)表面的活性H原子更多,并且由于其在α-Fe(110)表面的扩散能垒更低,这些活性H原子将容易向a-Fe晶格内部迁移,从而导致氢致裂纹的产生；(6)H原子在α-Fe和γ-Fe体相的扩散表明,αα-Fe相的氢扩散激活能更低,进而使得氢致裂纹优先在α-Fe相形成和扩展。并且,合金元素Me对α-Fe和γ-Fe体相氢扩散行为的影响表明,Mo元素能显著增大α-Fe和γ-Fe相的氢扩散激活能,而Cr元素仅能增大γ-Fe相的氢扩散激活能,因此,在α-Fe相中适当增加Mo元素,而在γ-Fe相中适当增大Cr、Mo元素含量,将有利于提高双相不锈钢的抗H2S氢致开裂性能；(7)H原子在α-Fe(110)/γ-Fe(111)界面的扩散表明,其在界面区域由α-Fe向γ-Fe扩散的过程中,扩散激活能先减小后增大,并且越靠近γ-Fe相,其扩散激活能越大,说明H原子在界面区域扩散时,可能绕开γ-Fe相,而径直沿两相界面扩散；(8)合金元素Me对α-Fe(110)/γ-Fe(111)界面氢扩散的影响表明,元素Ni对界面氢扩散行为的影响较小,而Cr、Mo元素能显著增大界面区域的氢扩散激活能,因而说明合理增加Cr、Mo元素的含量将有助于增强双相不锈钢的耐H2S氢致开裂能力；(9)双相不锈钢的氢致裂纹扩展机理分析表明,裂纹优先在铁素体相形成和扩展,在该相中呈穿晶型开裂,当裂纹扩展至铁素体和奥氏体两相界面时,由于奥氏体相的氢扩散激活能较高,其将对裂纹的扩展产生阻碍作用,因而在界面处裂纹呈间晶型开裂,并且2205双相不锈钢的氢致开裂测试进一步证实了上述计算结果的可靠性。