晶界对多晶金属材料的韧性、强度、脆性和综合力学性能有着重要影响。近年来,位错-晶界交互作用及晶界迁移行为引发了广泛的研究兴趣。位错-晶界交互作用在原子尺度上决定了材料的屈服行为和硬化行为;晶界迁移是多晶体材料再结晶和晶粒长大等过程中决定微观组织演化的重要过程,也与位错-晶界交互作用密切相关。小角度晶界不仅在传统材料的回复和再结晶过程中起着关键作用,最近的研究还发现它们可以稳定材料的纳米结构,从而有效的提高材料的强度。由于晶界结构的复杂性和实验条件的限制,现有实验并不能充分获取关于晶界力学行为的全部原子尺度信息。相比之下,计算机模拟是揭示晶界微观行为的一种有效手段。本文的主要内容是利用分子动力学方法,系统研究面心立方(fcc)金属中由Lomer位错(晶界位错)所构成的<1 1 0>倾斜对称小角度晶界与晶格位错之间的交互作用及该类晶界发生迁移的机制。在这些研究之前,为了理解晶界本身的特性并验证势函数的可靠性,我们首先计算了<1 1 0>倾斜晶界的晶界能以及fcc金属Ni和Al的层错能。此外,为比较不同类型晶界与位错的交互作用,还选择了{1 1 1}扭转小角度晶界进行研究。论文的主要研究内容和结果如下:(1)在金属Ni中,当位错与<1 1 0>对称小角度晶界发生交互作用时,所诱发的反应和位错贯穿晶界的能力,取决于晶格位错类型、Lomer晶界位错的间距和具体的反应位置。如果晶界倾斜角度较小,相邻晶界位错之间存在一个特定宽度的区域,晶格位错可以穿过晶界而不与晶界位错发生直接的位错反应。我们称该区域为自由穿梭区域,而自由穿梭区之外的区域则称为反应区域。在反应区域内,可发生一系列位错反应,包括形成不可动Hirth位错锁或束缚在晶界附近的可动位错,以及位错间接地贯穿晶界过程。反应区域的宽度依赖于晶格位错的类型,对特定的晶界倾斜角,与螺型位错对应的反应区域宽度一般小于60°位错所对应的反应区域宽度。(2)在金属Ni中,当位错与{1 1 1}扭转小角度晶界发生交互作用时,螺型位错可以被扭转晶界完全吸收,而60°位错会被晶界位错网格钉扎,并在其与晶界位错交割点处形成不可动位错结,且钉扎点处会发生明显应力集中。减小晶界扭转角度或升高温度,会降低位错穿越晶界所需施加的临界应力。与倾斜晶界不同,晶格位错入射位置不会对反应过程有显著的影响。(3)针对高层错能金属Al,我们利用分子动力学模拟和微动弹性带方法,研究了<1 1 0>对称小角度晶界的迁移过程。对倾斜角为2.6°至16.1°的晶界,得到了临界迁移应力和迁移能垒。基于经典位错理论,提出了可用于描述小于10°的小角度晶界迁移的晶界位错扭折对(kink-pair)形核机理。同时,我们还发现,增加倾斜角度,扭折对形核机理会演变为晶界位错环(dislocation loop)形核机理。本论文对Lomer类型小角度晶界开展了系统的原子尺度模拟研究,揭示了fcc金属中位错与小角度晶界交互作用的微观机理,深化了人们对晶界迁移过程的理论认知。本研究对理解不同类型的小角度晶界及其它金属体系的相关力学行为,也提供了可供借鉴的研究思路。