金刚石是自然界中硬度最高的材料,因其具有优异的力学、电学等性质而被广泛的应用在工业生产过程中。在高温高压下,石墨直接相转变合成金刚石是目前合成金刚石最常用的方法。因此,通过对金刚石的力学性质以及石墨-金刚石相变的研究,可以提高金刚石的性能。虽然目前已经进行了很多相关的研究,由于实验上的困难以及计算和理论参数的缺乏,金刚石的力学性质以及石墨-金刚石相变并没有得到很深的理解,这严重阻碍了金刚石在工业应用上的进一步发展。位错作为材料塑性变形的载体,是影响其力学性质的重要因素。基于此,本文采用理论方法,研究了金刚石中位错的形核过程以及位错对石墨-金刚石相变形核的影响。通过分子动力学方法,优化得到金刚石与石墨中的位错结构。金刚石中的位错芯半径皆小于一个伯氏矢量,且滑移面部分位错的能量低于拖拉面全位错的能量。在石墨中,其基面位错芯半径都大于几十倍的伯氏矢量,而能量仅约为0.1 eV/?。通过金刚石中滑移面部分位错以及拖拉面全位错的均质与非均质形核的激活参数的计算发现,没有外力作用时,其位错均质与非均质形核的激活能都大于100 eV。位错均质形核的临界形核应力都接近金刚石的理想剪切强度,非均质形核的临界形核应力分别为28.9 GPa和48.2 GPa。因此,在金刚石中,位错的非均质形核更容易发生。同时,当应变速率为10^-3/s时,金刚石中存在位错形核与位错移动这两种变形模式的转变。在石墨-金刚石相变形核过程的研究中,通过分子动力学方法计算发现:当等静压为90 GPa时,石墨-金刚石相变均质形核的激活能仍达到61.1 eV。向石墨中引入位错后,在相同的等静压条件下,石墨-金刚石相变非均质形核的激活能远低于均质形核。同时,减小含有位错的石墨片层的大小或增加其数量,都能够使非均质形核的激活能降低一半甚至更多。