纳米尺度下的金属焊接,可以在自下而上的电气和机械纳米器件制造中起到重要的作用。现有的焊接技术通常采用局部加热的方式,要求精确控制加热系统,并有损坏母材的可能。已有研究证明,在不加热的情况下采用较大的施加压力可以进行金属间的焊接,即宏观尺度下的冷焊。本文基于分子动力学模拟和实验,对几种典型纳米材料的冷焊行为进行了研究。首先,研究了单晶纳米线的冷焊行为。为探索纳米尺度结构的焊接机理,开展了不同的焊接条件和不同的初始特性下,单晶纳米线的分子动力学研究,获得了其冷焊行为的原子级描述。分析了冷焊后纳米线的力学性能,揭示和讨论了焊接质量与工艺参数之间的关系。其二,讨论了五重孪晶和多晶结构的冷焊行为。基于Voronoi镶嵌法,建立了纳米尺度下的多晶结构,并对其进行了分子动力学仿真。成功实现了四组多晶纳米线样品在较低的载荷下的冷焊,对应的应力-时间响应曲线表现出相同的趋势。焊接过程中应力平均值较低,表明松弛阶段的存在。研究结果表明可以通过改变加载时间来控制冷焊后结构中的缺陷数量。其三,实现了纳米尺度下轴承的冷焊装配。通过分子动力学模拟,证明了在纳米尺度上装配轴承和轴以形成稳定机构的可行性。研究了温度对装配的影响,结果表明,随着温度的升高,焊接结构的机械强度和焊接应力明显降低,无序度增大。其四,开展了纳米多孔金属的冷焊行为研究。通过求解Cahn-Hilliard方程,建立了光滑、双连续的纳米多孔拓扑结构计算模型,并使用统计方法控制了该拓扑结构的关键几何参数。研究表明,将两种纳米多孔金属进行冷焊,可以形成一种新型的复合材料。同时分析了温度对合成复合材料力学性能的影响,随着温度的升高,纳米多孔结构的焊接应力和机械强度随着无序度的增大而显著降低。通过分子动力学模拟,研究了孔棱和相对密度等因素对冷焊过程的影响。进一步利用去合金法对纳米多孔金进行了制备,并在室温条件下进行了冷焊实验。针对冷焊完成后的复合结构,采用了扫描电子显微镜和纳米压痕实验分别对其微观形及其貌力学性能进行表征。