纳晶金属特指平均晶粒尺寸在1～100纳米范围内的块体金属材料，其在力、热、声、电、磁等方面有着潜在应用，对它的制备、表征和模拟是材料科学及相关领域的重要前沿。由于纳晶金属结构简单，影响性能的因素相对单一，因而对结构与性能之间关系的理论研究具有深刻的意义。本学位论文重点研究了其力学行为中与塑性变形和扩散相关的部分内容。 实验观察和分子动力学模拟均表明：对于平均晶粒尺寸为数十纳米的纳晶金属，位错增殖与运动仍然是一种有效的塑性变形机制；晶粒内部不存在位错源，位错可形核于晶界或者三晶交。本文分析了三晶交应力奇异性导致的位错形核。针对Ⅲ型问题，分别给出了理想晶界和滑动晶界三晶交渐近场的解析表达式。在此基础上采用Peierls位错概念定量研究了螺位错形核于三晶交引起的能量变化，给出了与晶粒尺寸和应力奇异性指数相关的形核判据，由此判据讨论了晶粒尺寸在纳晶金属塑性变形机制选择中的重要作用。 若纳晶金属的晶粒尺寸进一步减小，如10～15纳米，且在低应变率条件下，晶界扩散协助的变形模式将起主导地位。本文探讨了晶界扩散及滑动与变形相关联的微观图像，并提出晶粒团簇协作变形的细观机制。然后以9晶粒胞元为代表，详细阐述了其插入和转动过程中的构型变化及能量耗散机制，由此得到一维稳态蠕变本构方程。在此基础上，引入晶粒团簇的取向分布，以探讨微结构演化对其变形行为的影响，进一步给出了二维和三维稳态蠕变本构关系。 由于晶界扩散对纳晶金属蠕变行为有重要影响，本文最后探讨了尺度效应在多晶扩散中的体现。在经典多晶扩散模型(L-M模型)的基础上，引入晶粒尺寸的梯度分布，数值模拟了表面机械研磨Fe渗氮实验的浓度分布曲线；然后进一步讨论了三晶交对多晶扩散的影响，提出三晶交三维网络扩散模型。