金属材料的塑性变形和力学性能依赖于自身的微观结构演化,而这种依赖性多取决于位错的运动行为。因此,准确地描述位错的运动行为是理解材料微观变形机制及其对力学性能影响的关键。在面心立方(Face centered cubic,FCC)金属中,位错行为受到其分解组态的影响。位错分解是理解交滑移和湮灭以及相应微观变形机理的基础。通常认为层错能是影响位错分解的关键参数。然而,实验中对于层错能数值的测量结果却十分发散,且一直缺乏合理的解释。另外,目前对于位错分解后的交滑移和湮灭过程的微观机制依然缺乏清晰的认识,对于它们与材料宏观力学性能的关联也存在疑惑。因此,本文选择四种常见的FCC金属材料,采用分子静力学和动力学的原子尺度模拟方法,依次研究了位错组态对位错分解行为和层错能的影响,位错的交滑移机制和湮灭行为等。通过全面分析位错的运动行为,理解典型实验现象的微观机理,为优化设计金属结构材料提供理论指导。本论文的主要研究结果如下:1.探讨了位错组态对位错分解行为和层错能的影响。研究结果表明,在一定的位错组态中,随着位错密度的增加,材料的有效层错能不断增加,由此便可以解释层错能实际测量值的分散。同时,本研究给出了有效层错能随位错密度变化的归一化表达式,通过该表达式可以很好地预测材料不同变形程度下的有效层错能。另外,对于孪晶界上位错分解的研究表明,外加应力具有和层错能同样的作用效果,并更大程度地调节孪晶界上位错的分解宽度,进而影响相应材料的变形行为和宏观力学性能。2.考察了滑移切应力和温度对单根螺位错交滑移行为的影响。研究结果表明,Ag中单根螺位错在低温低应力时通过Fleischer(FL)钝角机制完成交滑移,随着应力的增加转变为Friedel-Escaig(FE)机制和FL锐角机制;当温度增加时,位错易于局部束集,相应的交滑移机制以FE机制为主,但在高应力区间依然为FL锐角机制。随着材料层错能的增加,FL钝角机制逐渐消失,而以FE机制为主,在高应力下依然存在FL锐角机制。本工作系统分析了各种机制转变的原因,发现了新的交滑移机制,丰富了对单根螺位错交滑移机制的理解。另外,通过对两种FL机制的定量研究表明,位错交滑移前原滑移面上两分位错的间距对两种FL机制的转变具有决定作用:间距较大时表现为FL锐角机制,随着间距的减小逐渐转变为FL钝角机制,并且理论模型很好地解释了模拟结果。3.发现了单根螺位错在非滑移切应力下新的交滑移方式。模拟结果表明,位错在非滑移切应力下交滑移时,螺型分解宽度首先减小为零,同时剩余一定大小的刃型分解宽度。基于Peierls-Nabarro模型的理论研究证实了螺型分解宽度趋近于零是能量上更占优势的交滑移路径,并很好地解释了模拟结果。同时研究结果表明,该交滑移路径受材料不稳定层错能的影响最大,其次是本征层错能,而临界层错能影响最小。4.探索了位错偶极子列的本征参数与材料宏观力学性能的关系。研究结果表明,螺型偶极子列中临界湮灭距离随着临界塞积距离的增加而减小,由此可以解释FCC金属拉伸变形中强度和塑性的倒置关系,为深入理解FCC金属的强韧化机理提供了微观证据和理论依据。另一方面,随着偶极子列滑移面内位错数量的增加,位错的临界通过应力减小,因此实际材料变形时易于发生局部滑移。另外,在滑移切应力作用下,对于层错能较低的Ag,异号螺位错通过FL锐角和FE机制完成湮灭过程,而层错能较高的Cu、Ni、Al主要通过FE机制湮灭;在非滑移切应力作用下,异号位错的交滑移具有跟单根位错同样的规律,即交滑移发生的临界条件均为螺型分解宽度等于零。