碳酸钙结垢问题广泛存在于工业生产的多个领域。当前尚未开发出能够完全解决设备结垢问题的技术手段。这一问题的解决,依赖于对结垢体系复杂物化环境下结垢机理的正确认识。现有研究多从实验出发,但其得到结垢机理结果往往存在较大争议。分子模拟作为一种原子水平的研究方法,将其用于研究结垢问题,不仅能获得纳米尺度的微观结构信息,还能获得高时间分辨率下结垢过程分子运动的微观动力学信息,为机理解释提供微观理论支持,具有实验研究难以替代的优势。因此,本文基于分子模拟的方法研究碳酸钙水溶液结垢的微观动力学过程以及成垢后的微观界面性质,从微观上揭示成垢机理,主要的研究内容和结论如下:（1）从粒子运动特性、离子结合、离子-表面相互作用三个方面研究了温度、离子浓度、基底材料对碳酸钙水溶液结垢的影响,并辅以部分密度泛函理论（DFT）计算研究了成垢离子在不同表面的吸附行为。结果表明,不同结垢体系存在一个临界温度,体系温度高于临界温度时,水溶液中的离子会克服水分子运动对其造成的运动阻碍,与表面发生强烈的相互作用而结垢。随着成垢离子浓度升高,高团聚团簇的形成使碳酸钙先容易在表面形成,随后更容易在团簇上向外生长。理想Fe（111）、Ni（111）和Cu（111）表面的碳酸钙水溶液结垢分子动力学（MD）模拟和溶剂化条件下吸附成垢离子的密度泛函理论（DFT）计算结果均表明Fe（111）、Ni（111）和Cu（111）表面结垢倾向依次减小。（2）探究了Fe/CaCO3、Cu/CaCO3、Ni/CaCO3复合界面的体相、表面、界面性质以及CaCO3的层数对界面性质的影响。研究表明,界面稳定性和表面能有关,低表面能表面形成的界面界面能更负,界面更稳定。在与带电的CaCO3（110）形成界面时,低表面能金属表面会产生静电响应使形成的界面更加稳定,而高表面能的表面活性大不稳定,不会产生静电响应,故形成的界面不稳定。随着CaCO3层数增多,基底表面上先形成稳定的CaCO3层,此时界面稳定、结合紧密,随后CaCO3层间相互作用抑制了界面处的两相物质相互作用,最终导致界面稳定性和结合强度下降。