核电作为高效、清洁能源是现代工业中的重要组成部分之一,发展核电事业对于调整能源结构,有效应对能源短缺,促进国民经济绿色可持续发展具有现实意义。锆合金被广泛应用于核反应堆燃料组件中,它作为关键部件核燃料的包壳管材料,是核电系统的第一道安全屏障。反应堆运行中锆合金包壳管与定位栅格之间会发生显著的微动损伤,是影响核电安全运行的重要影响因素之一。因此,开展锆及其合金材料微动磨损基础理论研究,对于提高核电设备使用寿命与核电系统安全运行均具有十分重要的意义。本文建立了一系列粗糙体-平面接触模型并利用分子动力学模拟方法实现了纳米尺度下不同滑移速度(0.1?/ps,0.2?/ps,0.3?/ps,0.4?/ps),总距离150?的摩擦滑移过程。研究了基体晶体取向、平均晶粒尺寸以及粗糙体尺寸对纳米晶体锆摩擦磨损行为的影响。对锆基体摩擦力响应、磨损量变化进行了计算和分析。此外,利用接触区域原子测量、应力应变及晶体位错理论分析等方法,研究了材料内部塑性变形行为机理。论文的主要研究结论如下:(1)模拟实现三种不同晶体取向([0001]、[10-10]、[11-20])单晶锆基体与金刚石粗糙体半球组合的接触滑移过程。结果表明,较小滑移速度时摩擦力分量中犁耕作用占主导;较大滑移速度时,粘附作用是导致摩擦力响应明显增大的主要因素。此外,不同取向上滑移系开动情况发生变化是纳米尺度下单晶锆摩擦磨损行为表现出较强晶体取向依赖性的主要原因。(2)通过维诺多边形法建立具有不同平均晶粒尺寸(9.28nm、6.28nm、5.19nm、4.33nm、3.41nm)多晶锆基体与金刚石粗糙体半球组合进行接触滑移模拟。结果发现,摩擦力响应与磨损量均随基体平均晶粒尺寸减小而明显升高,内部塑性变形机理由位错交互作用与运动逐渐演变为晶界旋转与滑移。(3)建立具有不同尺寸半径(2.8nm、3.2nm、3.6nm、4.0nm)金刚石粗糙体半球与两种典型单晶、多晶基体进行组合后的接触滑移过程模拟。结果表明,粗糙体半球尺寸对摩擦力响应没有明显影响。随粗糙体尺寸降低,接触区域原子数量增大所导致的犁耕作用增强是磨损量增大的主要原因。