钛合金是二十一世纪重要的结构材料之一,其以比重小、比强度高、耐腐蚀性好等优异性能被广泛应用于航空航天、车辆船舶、生物医药等领域,成为材料领域的一个新的研究热点。材料的微观组织和综合力学性能密切相关,钛合金通常通过合金化、热处理以及热变形三种手段来调控材料微观组织使得合金的各项性能达到合适的匹配关系。随着近年来计算机技术的迅速发展,计算模拟已成为材料研究领域一种重要的研究手段。而分子动力学以其可以获得常规实验研究手段中无法得到的微观结构演变细节,而成为计算模拟中一种直观有效的模拟方法。为了研究Ti-A1合金相变过程与变形过程中的微观机制,本文基于嵌入法原子间作用势,在原子尺度上对两种低A1含量Ti-A1合金的p→α相变行为以及拉伸变形行为进行了分子动力学模拟,比较分析了不同Al含量下相变过程的体系内能、径向分布函数、不同晶体结构相对含量的变化以及晶体结构的演化,通过应力-应变、晶体结构分析等手段对Ti-A1合金拉伸变形过程中不同应变条件对变形行为的影响以及Ti-A1合金微观变形机制进行了研究,主要从以下两个方面展开分析讨论：(1)Ti-Al合金的β→α相变为切变相变,通过{110}β原子层间的相互滑移发生,并伴随一定畸变,α新相与p母相之间呈现出{0001}α||{110}β的晶体学关系,与实际相变行为吻合；与Ti-5A1相比,Ti-10A1中的α相形核析出过程更容易发生,这体现出实际相变过程中Al作为α相稳定元素的作用；在相变过程中,晶体中容易出现层错、孪晶界等晶体缺陷,以消除部分因相变过程中发生畸变而引起的应力。(2)模拟中Ti-A1合金的拉伸过程与宏观材料相似,均经历弹性变形阶段和塑性变形阶段,并出现颈缩现象。在弹性变形阶段,应力-应变曲线变化趋势依然符合虎克定律；进入塑性变形时,其应力-应变曲线会出现一个突降,并具有较高的屈服强度。在进入塑性变形阶段后,出现较大波动,这与微观变形机制紧密相关。纳米杆的塑性变形机制主要为(0001)面滑移系以及{1012}<1011>孪晶和{1011}<1012>孪晶。降低变形速率、提高变形温度有助于降低Ti-Al纳米杆的屈服强度,使塑性变形更容易进行。Al含量的增加会降低Ti-Al的塑性变形能力,使纳米杆更早发生颈缩断裂。