多晶塑性变形机制与位错、晶界和裂纹等缺陷的存在状态密切相关,这些缺陷的结构与状态因应变加载形式、应变速率和温度等条件的改变发生变化,进而改善金属材料的性能。实验中直接探测材料内部微观缺陷结构及其动态演化过程存在一定的挑战性,同时传统的计算模拟难以获得与实验原子尺度相匹配的数据。晶体相场法通过跟踪局部时间平均晶体密度场的演化,解决了原子尺度演化过程,自然地描述了位错和晶界结构,可达到分子动力学模拟无法企及的长扩散时间尺度。因此,采用晶体相场法研究微结构对多晶塑性变形机制的影响至关重要。本文采用单模晶体相场模型,探究了面心立方（111）晶面的晶界类型及晶界结构。在单轴拉伸应变加载下,研究了多晶塑性变形位错与晶界的动力学运动及其相互作用,重点探究了多晶微结构在塑性变形过程中对温度的依赖性;在双轴拉伸应变条件下,研究了多晶裂纹的形核与扩展,揭示了晶界类型和温度对多晶裂纹形核与扩展的影响。基于原子演化图以及体系自由能的变化得出以下结论:（1）以二维三角相为研究对象,根据两晶粒取向的不同,实质是原子排列差异,形成不同类型的晶界。当晶粒取向差在0～2°,两晶粒由于原子排列差异极小而合并;取向差在2～20°,多个位错组成小角度晶界;取向差在20～40°,连续大角度晶界形成;取向差在40～60°,形成由位错组成的晶界;晶界类型与晶粒取向差密不可分,晶粒尺寸决定晶界的长短。（2）单轴拉伸应变下,多晶塑性变形分为四个阶段:第一阶段相邻异号位错合并湮灭,第二阶段晶界吸收相邻的位错,第三阶段晶界褶皱产生尖点释放位错,第四阶段晶界破裂产生位错,位错在应力作用下继续运动。温度决定位错的运动方式,在高温=-0.25,位错运动较快,攀、滑移并存,低温=-0.40下,位错运动缓慢且只能滑移。此外,晶界与位错的相互作用方式与温度密切相关,高温下晶界对位错的吸引力大于异号位错之间的相互吸引力。（3）双轴拉伸应变下,多晶微裂纹主要在晶界三重结和大角度晶界上形核,其扩展方式包括沿晶扩展、穿晶扩展和钝化。小角度晶界的裂纹在位错处形核,初始扩展方向都沿着位错线相反的方向开始,扩展过程中裂纹的尖端往往会释放位错,导致裂纹钝化停止扩展。大角度晶界的裂纹则在晶界上直接形核,扩展过程中先形成小块裂纹,而后逐渐合并成长裂纹或大块裂纹。低温可以明显抑制多晶裂纹的形核与扩展。本文采用晶体相场法研究了微结构对多晶金属材料变形机制的影响,揭示微结构在原子尺度上的变形机理,有助于通过调控应力、应变或温度的条件实现所需的力学、物理和化学性能,进一步设计新材料、新结构和新应用。