纳米材料具有一系列优异的化学和物理特性,在环境、化工、医疗、能源等领域获得了广泛的应用,然而其在纳米尺度下的力学性能尤其是塑性变形机制仍存在很多疑问。金属钽本身稳定性好、强度高、熔点高,在生物医疗用品、耐高温器件、航空航天器件等方面有广阔的应用前景。本文基于分子动力学(MD)方法模拟了纳米金属钽在单向拉伸载荷下的变形行为,研究尺寸/晶粒尺寸、应变率和温度对单晶和多晶钽力学性能和塑性变形机制的影响。论文的具体工作如下:首先,介绍了纳米金属钽的研究背景和意义,对现阶段纳米材料的国内外研究现状进行了总结和分析;概述了分子动力学的基本原理、计算流程和相关机制,并介绍了纳米材料的力学和塑性变形检测的基础理论。然后,介绍了纳米多晶仿真建模时使用的Voronoi方法,分别建立了单晶和多晶钽的仿真模型,并根据弹性常数对分子动力学拉伸模拟中使用的Ravelo-EAM和Zhou-EAM势函数进行分析和比较。接着,基于分子动力学原理,详细描述了单晶钽拉伸仿真中的模拟过程和条件设定,并对仿真的弛豫阶段进行可行性分析;绘制应力-应变曲线和能量变化曲线,定量分析单晶钽的弹性模量和峰值应力等力学性能,并结合原子运动轨迹定性分析单晶钽的塑性变形机制。此外,在不同应变率和温度下对单晶钽进行拉伸模拟,研究尺寸、应变率和温度对单晶钽力学性能的影响。最后,对多种晶粒尺寸的多晶钽在不同的应变率和温度下进行模拟,综合研究了晶粒尺寸、应变率和温度对多晶钽力学性能和塑性变形机制的影响。仿真结果表明:多晶钽的流动应力与晶粒尺寸之间始终符合混合霍尔-佩奇关系,大于临界晶粒尺寸时塑性变形以变形孪晶和位错活动为主,小于临界晶粒尺寸时以晶界行为为主,并发现有少量变形孪晶。此外,结果表明应变率和温度只会影响多晶钽的力学性能参数和塑性变形的临界晶粒尺寸,主要的塑性变形机制仍由晶粒尺寸决定。另外,温度主要影响多晶钽塑性变形中的位错活动,对变形孪晶和晶界行为影响不大。通过本文对纳米单晶和多晶钽单轴拉伸过程的分子动力学模拟,探究了单晶钽的力学性能和塑性变形机制以及影响因素,完整论述了晶粒尺寸、应变率和温度对纳米多晶钽的塑性变形机制以及临界晶粒尺寸的影响,为今后纳米金属钽在生物医疗、耐高温器件等方面的应用提供理论参考依据。