金属材料在外加载荷条件下的塑性变形行为是材料学研究的重要内容之一。在保持化学成份不变的情况下引入界面后,可以提高材料多种性能,当晶体结构降低至纳米尺度时,其强度通常会大幅提升。无论晶界还是相界的存在都会影响材料的力学性能,所以有必要进一步探索和研究金属材料界面处的塑性变形行为。随着计算材料学的快速发展,兼具简便高效的分子动力学模拟可以为材料的优化设计提供原子尺度上的细节,能够再现某些实验研究中难以观测的动态演变过程,有助于很好的理解以上这些变形行为。本文首先针对具有γ-TiAl和α2-Ti3Al两相片层结构的钛铝合金,其高温性能优异,但片层结构具有较强的各向异性,特别是γ/α2界面,从而导致钛铝合金的界面结构和疲劳断裂等力学行为强烈依赖于片层取向、厚度和厚度比等参数。采用分子动力学方法,通过考察共格和半共格界面,发现体系总能量随两相厚度比变化,得到两种界面相互转变的临界片层厚度;对不同片层厚度的钛铝合金进行垂直界面的拉伸加载,共格界面的屈服强度高于半共格界面,断裂行为随γ和α2相的厚度比变化。塑性变形首先发生在γ相一侧,形成Shockiey偏位错,进而通过剪切传递方式穿过Y/α2界面,激活α2相的锥面层错;γ/α2界面为后续的位错和孪生提供形核点。相关结果为钛铝合金的结构稳定性评价和性能改善提供了理论基础。其次针对密排六方金属(Ti、Mg)中90°晶界在应力驱动下的迁移运动,分别进行了不同加载条件下的原子模拟,同时考察了不同温度的影响,进行了对比研究。研究结果发现,在单轴加载的驱动下,晶界的迁移运动都是通过位错滑移和形变孪晶的共同作用来完成的,涉及到两组界面位错的相对滑移和攀移,是一种通过晶格局部取向转变形成孪晶的方式。其中在剪切的条件下,晶界基本没有发生相应的迁移运动;但在压缩加载时,对于金属Ti和Mg,在晶界迁移的持续过程中却发生了不同的塑性变形行为。这对于寻找不同于传统滑移和孪晶的新变形方式,具有重要意义。最后通过计算模拟与原位拉伸实验相结合,研究了体心立方金属Ta晶界处孪晶形核和长大的过程。研究结果表明,晶界处通过不全位错的滑移导致孪晶的形核,但随着拉伸的进行,其增厚机制发生了改变。在外加载荷条件下,晶粒内部生长的孪晶片层会在{112}孪晶界上形成凸起,并逐步长大;在没有连续位错供应的情况下,形变孪晶的生长可以通过位错反应的自增厚机制米解释。相关结果为块状体心立方金属的孪生机制提供了一种新的见解。