材料的力学性能并不仅仅依赖其化学组成,在很多方面还取决于材料的微观组织结构及其演变过程,例如变形过程中位错、晶界的运动等。对于金属材料来说,与单晶材料相比,多晶塑性变形等力学行为较为复杂,这是因为多晶材料中晶界的影响。晶界是结构相同而取向不同的晶粒之间的界面,因而其结构和能量与晶粒内部也就不同,晶界原子排列处于两个晶粒之间的过渡状态。因此,研究晶界结构及其在变形中的演化过程等对于预测和改善材料性能有着重要的指导意义。本文采用分子动力学方法模拟双晶Cu和多晶γ-TiAl合金拉伸变形,并分析其真应力-真应变曲线和微观原子构型演变,以期深入理解晶界对塑性变形的微观影响机制。本文对双晶Cu拉伸变形进行模拟,结果表明:含有不同取向差角度晶界的双晶晶胞,真应力-真应变曲线上的峰值应力不同。在取向差角度大于90°的晶界中,随着取向差角度的减小,其应力峰值增大;不同取向差晶界的塑性变形机制有所不同,表现在晶界处有无位错的发射;双晶断裂的微观机制是微裂纹在晶界处形核,并沿着晶界面扩展、聚合导致双晶Cu断裂失效。本文基于voronoi算法建立多晶γ-TiAl晶胞,采用分子动力学方法模拟其拉伸变形过程。模拟结果表明:多晶γ-TiAl合金拉伸变形中经历弹性变形阶段、屈服阶段、塑性变形阶段以及最后的断裂。其真应力-真应变曲线表现出与拉伸应变率的相关性,即随着拉伸应变率的增大,拉伸过程中的屈服应力及峰值应力都增大。在不同平均晶粒尺寸的拉伸模拟中,观察到随着晶粒尺寸的减小,峰值应力减小,呈现出明显的反Hall-Petch关系。晶界的滑动和转动对γ-TiAl多晶塑性变形影响显著。变形初期,晶界处发射的位错数量较少,位错对塑性变形的贡献小,此时晶界的滑动、转动是塑性变形的主要机制。随着拉伸应变的增大,晶界发射的位错数量逐渐增加,位错对塑性变形的贡献越来越大;晶界附近位错密度的急剧增大引起晶界处的应力集中,最终导致γ-TiAl多晶产生颈缩而失效。