因为其特殊的微观结构,纳米晶体材料展现出了高硬度、高强度、高导电性等一系列众多优异的性能。但是实验数据表明,当减少纳晶铜的晶粒尺寸时,其强度提高的同时,也伴随了塑性的下降,而当减少纳米孪晶铜的晶粒大小时,其强度提高,与此同时塑性又不会遭到损失。我们知道,孪晶界对电子的散射能力非常小,这意味着引入大量孪晶界不仅能够提高材料强度又不会影响材料的电导性。这为我们更深入地研究纳米孪晶材料提供了极其重要的理论依据。本文中,我们在充分理解了纳晶材料的力学行为和变形机制的基础上,探讨了晶体裂纹尖端附近位错的分布,研究了晶粒尺寸对裂纹钝化的影响,构建了纳米孪晶疲劳裂纹尖端位错的发射模型,讨论了位错的发射对孪晶材料裂纹钝化的影响,所研究的关键的问题和取得的进展如下:(1)我们从理论上表示了对于在室温下的纳米晶和超细晶的晶粒尺寸模型,裂纹对通过晶格位错发射导致的钝化是高度敏感的,特别是晶界同时作用在裂纹尖端的位错发射和因此而产生的纳米金属的钝化。当减小纳晶的晶粒尺寸时,材料有往脆性行为反向的转变。(2)我们基于连续位错理论研究了单晶裂纹尖端附近的应力和位错分布,结果表明剪应力不仅存在于在裂纹尖端,也会同时出现在表现出位错形核的领域内。(3)基于疲劳裂纹的萌生机理和能量分析,我们建立孪晶界位错发射模型,研究了钝化裂纹的形成条件和钝化位错发射,与各研究人员的实验数据相对比,验证理论模型是否合理。