制备高强高韧金属材料是材料科学领域的研究热点。金属纳米晶材料具有数倍于传统粗晶材料的强度,但热稳定性差、拉伸塑性降低,因而极大限制了此类材料的应用与发展。固态相变（简称相变）和晶粒长大,作为材料热加工中两类典型的固态转变,不仅是纳米晶材料常见的失稳方式,更是实现非均质结构、获得高强高塑纳米晶材料的有效途径。可见,研究固态转变对调控纳米结构、设计新型纳米晶材料具有重要意义。近年来,材料学界围绕纳米晶材料晶粒长大开展了大量研究、取得了丰硕成果。然而,纳米晶材料的相变研究在国内外却十分有限,相关工作大多局限于热力学,动力学工作尚在起步阶段。纳米晶材料中相变与晶粒长大往往共生,但共生背后组织演化及物理机制尚不明确。铁基材料是当前工程应用中最重要的一类材料,其固态相变对于钢铁材料制造加工具有重要作用,尤为引人注目的是先进高强钢设计中涉及的逆奥氏体相变。因此,探究纳米晶铁基材料逆奥氏体相变,对设计新型纳米结构材料、发展先进高强钢都极具意义。基于此,本文选择模型体系纳米晶Fe₉₁Ni₈Zr₁合金,通过实验、模拟和模型系统探究其升温过程中铁素体（α）/奥氏体（γ）相变:表征相变与晶粒长大共生动力学,揭示共生机制;利用共生调控纳米结构;表征奥氏体生长动力学,揭示晶界约束相变机制;建立纳米晶材料相变动力学模型。主要结论如下:（1）通过直接的动力学证据证实相变与晶粒长大共生;两种宏观固态转变共生对应微观相界迁移和晶界迁移共存;相界与晶界之间具有交互作用,即晶界因结构和取向效应会阻碍相界迁移并改变相界迁移方向,晶界处形成的纳米级新相会对晶界施加Zener钉扎力而阻碍晶界迁移。（2）纳米晶材料中相变与晶粒长大普遍共生,究其根本,纳米晶材料的相变驱动力和晶粒长大驱动力相当（热力学条件）而晶界迁移的激活能小于或者相当于相界迁移激活能（动力学条件）;相变和晶粒长大共生时会存在交互作用,该交互作用依赖于具体的相变形式;在纳米晶Fe₉₁Ni₈Zr₁合金中利用相变和晶粒长大共生制备出一种新型非均质纳米结构（超细晶奥氏体分布于纳米铁素体基底）,即双相双峰组织,有望获得较优的强韧性匹配。（3）纳米晶Fe₉₁Ni₈Zr₁合金α/γ相变温度区间较大,呈现缓慢相变动力学特征;球状超细晶奥氏体从纳米铁素体基底的大角度晶界处形成;奥氏体生长由扩散型机制控制、生长速率缓慢、伴随着元素配分;高温奥氏体因超细尺寸和合金化效应共同作用,在较宽温度区间内表现出较高热稳定性;高密度晶界是纳米晶Fe₉₁Ni₈Zr₁合金呈现缓慢动力学的本质;晶界在纳米晶材料扩散控制型相变的新相生长中发挥双重作用,即增强体系扩散（增强效应）和利于形成限制的扩散场（约束效应）;晶界约束效应起主要作用:扩散场距离缩短易于软碰撞效应产生,进而导致奥氏体生长速率缓慢,本文将之定义为“晶界约束相变机制”。（4）考虑晶界双重作用和晶粒长大效应,修正奥氏体生长扩散模型,耦合Cahn相变动力学模型和晶粒长大模型,建立纳米晶材料扩散控制型α/γ相变动力学模型;模型用于纳米晶Fe₉₁Ni₈Zr₁合金可描述奥氏体生长演化、元素配分、奥氏体体积分数演化以及铁素体晶粒尺寸;基于Cahn相变动力学模型,考虑晶粒长大和相变的交互作用,建立纳米晶材料界面控制型相变动力学模型;模型可较好描述纳米晶Fe₉₈Ti₂合金α/γ相变行为。