纳米级和亚微米级多晶材料在塑性变形过程中的晶界结构,对材料的强度、塑性以及疲劳性能等的重要影响而引起了人们的极大关注。在纳米级的多晶材料中,对晶界迁移进行了大量的研究。晶界迁移是再结晶和晶粒生长的基本机制。目前,对纳米晶晶界位错运动的研究是微观组织演化的一个研究的热点,尤其是在晶界位错在外加应变下的协同运动中。针对纳米级晶界及其位错在施加应变下的演化规律,采用最新由Elder提出的晶体相场(PFC)模型来研究。PFC方法具有的特点是能够在空间尺度上模拟纳米级多晶材料的微观结构;在扩散时间尺度上模拟中的应用应变速率与实际相吻合。因此,在纳米尺度上模拟晶界迁移和晶粒生长的演变具有很大的优势。本文分别采用单模和双模晶体相场(PFC)方法研究了二维小角对称倾斜晶界和大角度晶界的晶界位错的运动,分析了内部自由能的变化情况,揭示了金属材料受双轴等面积应变作用下的微观机理。主要结果如下:1、施加应变下的小角对称倾斜双晶晶界的位错演化过程,主要分为3个阶段:第一阶段是体系能量增加的阶段;第二阶段是体系自由能量降低的阶段,对应的是位错的滑移和由位错协同运动生成的亚晶界迁移,伯格斯矢量异号的位错相互之间吸引,发生位错湮没反应;第三阶段是重复前两个阶段,晶界和亚晶界随着位错湮没消失也全部消失,最终形成一个晶粒。2、对于小角对称倾斜晶界在双轴应变作用下,变形晶粒在晶界分裂的两个亚晶界(SGB)之间变形晶粒通过原晶界分裂成核,形成两个亚晶界之间的间隙。亚晶界的迁移是由晶界位错的协同运动造成的。从位错发射到位错湮没的两次过程中,均产生新的变形晶粒,并且变形晶粒具有新的取向。3、对于大角度晶界在双轴应变下,晶界上的位错虽发生分解但是并不同步进行,没有发生位错协同运动。并且由于位错分解并不同步进行,在同一时刻,可能部分位错攀移,部分位错滑移造成能量抵消产生平台期,最终形成单晶。