金属纳米层状复合材料,由于其高强度、硬度、优异的热力学稳定性、抗冲击性和抗辐照损伤等力学特性,目前在高新技术领域已得到广泛应用。这类材料在加工制备以及之后的服役过程中通常需要承受大塑性变形,这需要其具有较高的抵抗形变损伤的能力,因此对其力学行为的科学研究已然成为材料学关注的热点之一。目前,国内外研究者对超细尺度层状复合体微观形变的研究主要集中在fcc及bcc体系,而对于密排六方结构(hcp)金属的超细尺度层状复合材料虽在一定程度上揭示了其塑性变形机制,但在原子尺度下的塑性变形机制尚不明确。本论文以包含fcc/hcp异质界面具有某些特征晶体取向组合的的纳米多层Cu/Ti复合体为研究对象,通过开展复合体单轴拉伸和平面应变压缩变形的分子动力学模拟,在原子尺度上揭示异质界面处各形变微观组态(包括位错、孪生和剪切带)开动与扩展的微观机制。具体模型和变形模式为:对模型Ⅰ(Ti为基面取向,Cu为Copper取向)和模型Ⅱ(Ti为基面取向,Cu为Goss取向)进行平面应变压缩变形模拟;对模型Ⅲ(Ti为基面取向,Cu为Copper取向)和模型Ⅳ(Ti为基面取向,Cu为Goss取向)进行单轴拉伸变形模拟,模拟结果如下:在平面应变压缩变形过程中,1/6<112>Shockley不全位错优先在两相的异质界面处形核并沿着{111}面向Cu层内运动。位错的滑移机制为层内约束滑移。位错贯穿Cu层后,在Cu层内形成插入型层错和形变孪晶。界面处的应力集中导致硬相Ti层中开动了剪切带,随着应变载荷增大,模型的晶粒发生旋转。此外,模型的初始取向对Cu/Ti复合体的微观形变过程有较为重要的影响。随应变增大,复合体中原子无序度增加。模型Ⅰ相比于模型Ⅱ较早发生塑性变形。这表明在平面应变压缩载荷下Copper取向的Cu层内1/6<112>Shockley不全位错更加容易形核并运动。对于不同温度下的平面应变压缩变形过程,随形变温度升高,模型整体的应力值下降,模型应力的峰值对应的应变减小。温度的变化对变形系统开动的早晚存在明显的影响,而塑性变形机制无明显差异。随着应变速率升高,模型的屈服点发生延迟,屈服强度增大。当应变速率达到1011/s时,模型在变形过程中会出现非晶化,且随着应变增加表现出加工硬化。温度和形变速率的升高对模型I和模型Ⅱ的影响结果相一致。在单轴拉伸变形中,1/6<112>Shockley位错优先在两相异质界面处形核并沿着{111}面向Cu层内部运动,位错的滑移机制为层内约束滑移。位错贯穿Cu层后,在Cu层形成插入型层错和形变孪晶。随着应变载荷增大,模型整体的晶粒发生转动并在Cu/Ti异质界面处产生应力集中,从而引起复合体发生断裂。模型Ⅳ与模型Ⅲ相比,在拉伸变形时较早发生塑性变形,然而随着载荷继续增大,均匀塑性变形的能力较强。对于不同温度下的单轴拉伸变形,随形变温度的升高,模型整体的应力值下降,温度的变化对变形系统开动的早晚存在明显的影响,而塑性变形机制无明显差异。通过对比模型Ⅲ和模型Ⅳ的变形过程,77K变形时模型Ⅲ比模型Ⅳ的最大延伸率高,而450 K变形时模型Ⅲ的最大延伸率较低。随应变速率的提高,模型的屈服点发生延迟,屈服强度升高。当应变速率达到1011/s时,模型颈缩的位置明显增多,由于多处颈缩导致模型整体的延伸率增加。形变速率的升高对模型Ⅲ和模型Ⅳ的影响结果相一致。上述研究结果从原子角度清晰揭示了包含有密排六方金属层状复合材料在不同形变模式、温度和应变速率下的塑形变形机制,因而能够为设计、开发高强韧性六方系金属复合材料以及材料的安全服役提供理论指导。