近年来,纳米材料在国防航天、微电子、医疗领域的广泛应用,促使了纳米加工技术产生并迅速发展,这门技术已成为国家科学技术发展水平的重要标志。然而目前对于纳米加工机理的认知仍然不够全面,这在一定程度上制约了纳米加工技术的发展与应用。纳米多晶铜,作为新型纳米材料的一种,具备高电阻率、高强度、低热传导率等优异性能,广泛应用于光电器件等产品的制备。本文基于分子动力学技术,通过构造纳米多晶铜材料分子动力学仿真模型并通过模拟加工中的变形过程,从多晶铜中所含合金元素比例、纳米压痕位置和晶粒度特性等方面对于材料力学性质和变形机制进行研究。本文采用Poisson-Voronoi方法和Monte Carlo统计模拟法构建了纳米多晶铜和铜铅合金分子动力学模拟模型。通过实验进行模拟变形过程中的原子内应力、等效应力等作用力变化,经过分析得到如下结论:随着铅元素比例的增加,铜铅合金中不同部位原子内应力分布的不均匀性得到了有效的减弱,晶界区的等效应力梯度有所下降,同时静水压力梯度略微增加;铅原子引起的较低的等效应力梯度是有效延缓缺陷形核的主要因素,较高的静水压力梯度作为次要因素与缺陷形核有关,可以促进位错形核过程。通过分子动力学模拟方法分析了晶粒度对于位错演变及变形机理的影响。分析结果表明:压痕引起的塑性变形和位错演变过程与晶界面结构密切相关,而晶界面由多晶材料的晶粒度大小决定,因此可以认为具有不同晶粒度的多晶铜纳米压痕过程存在显著的规律性,其中单晶铜压痕力高于多晶铜,多晶铜压痕力随着晶粒度降低而下降;当晶粒度遵循Hall-Petch关系时,在纳米压痕过程中内应力和缺陷的范围分布较小,但多晶材料的延展性也有所降低。采用分子动力学模拟方法研究了纳米多晶铜的初始压痕位置对于变形特性引起的变化,从中揭示了缺陷演化过程和压痕引致变形的机理。压头与工件之间的强烈粒子相互作用导致压痕过程中法向压痕力迅速增大;工件的缺陷分布范围与初始纳米压痕位置有关;缺陷在压痕区域成核,并按顶点团、三叉晶界和晶界的顺序传播到界面的微观结构,然后被界面吸收。