纳米晶体材料由于其特殊的微观结构使得其具有常规粗晶材料所不具备的一系列优异的力学性能，如较高的屈服强度、硬度以及良好的耐磨性能等，因而受到了广泛的关注。然而，到目前为止，纳米晶体材料仍很难在工业上大规模的应用，其主要原因就是这种新材料在室温下通常呈现出很差的延展性。对于纳米晶体材料延展性较差的原因，大量学者从纳米晶体材料独特的变形机理上做了很好的解释。然而近来研究发现，除了其独特的变形机理外，纳米晶体材料中微孔洞及微裂纹的萌生、扩展也是其过早失效的重要原因。纳米晶体材料特殊的微观结构和变形机理也使得材料内部的损伤演化与常规粗晶材料有很大的不同。本文在充分理解常规粗晶材料中损伤演化过程以及纳米晶体材料变形机理的基础上，构建了纳米晶体材料中孔洞的萌生、增长、合并以及裂纹钝化的模型，研究了纳米晶体材料中损伤演化的过程，讨论了纳米晶体材料的晶粒尺寸、变形机理、微观结构对损伤演化过程的影响;同时，实验研究了电沉积纳米晶镍涂层的损伤及断裂失效机理。所研究的关键问题及取得的研究进展如下:　　(1)三晶交处孔洞的萌生是由于晶界滑移导致的应力集中引起的，当温度较高时，晶界扩散会部分释放三晶交处的应力集中。构建了纳米晶体材料中晶界滑移引起的晶界位错在三晶交处塞积的模型，计算了位错在三晶交处塞积引起的应变能、温度较高时晶界扩散能及孔洞萌生的能量，基于能量守恒分析了纳米晶体材料中三晶交处孔洞萌生的情况。通过计算比较了无协调时以及有晶界扩散协调时晶界滑移对三晶交处孔洞萌生的影响，并对外加载荷大小及晶界长度对孔洞萌生的影响做了讨论。结果表明，当外加载荷和晶界长度较大时，三晶交处孔洞的萌生更容易;当温度较高时，晶界扩散会对纳米孔洞的萌生起到抑制的作用。　　(2)基于孔洞增长的位错机理，建立了纳米晶体材料中纳米孔洞增长的模型。该模型考虑了孔洞为纳米尺度时的表面效应、晶界对位错的阻碍作用及晶粒尺寸大小对孔洞增长的影响。研究结果表明:孔洞的表面效应随孔洞半径的减小而增大，当孔洞的半径为低于15 nm时，其表面效应对周围的应力场的影响非常显著。位错从孔洞表面的发射主要取决于孔洞半径、滑移面的夹角及位错芯半径，随孔洞半径和位错芯半径的增加而减小。纳米晶体材料中，晶界的存在对孔洞的增长起阻碍作用。晶粒尺寸越小，孔洞的增长越困难。　　(3)基于孔洞增长的位错机理，研究了单轴拉伸载荷下，面心立方单晶体中加载方向及晶体取向对孔洞增长和合并的影响。位错从孔洞表面发射的位置、方向及临界应力的大小分别反映了孔洞增长的体积分数、孔洞合并的方向以及孔洞增长的难易情况。通过模型的计算，得到了载荷沿四种晶体取向加载时孔洞增长的情况，结果表明孔洞增长的体积分数和难易程度与晶体取向有很大的关系，而孔洞合并的方向基本不随晶体取向的变化而变化，这一结果与文献中有限元及分子模拟结果基本一致。　　(4)考虑位错-晶界的相互作用，建立了纳米晶体材料中裂纹钝化的理论模型。位错从裂尖发射，当遇到晶界时可以被晶界阻挡，也可以穿过晶界，位错能否穿过晶界取决于位错上的作用力及晶界的能量障碍。通过计算裂纹尖端发射的位错个数以及位错穿过晶界的数量，我们可以得到裂纹的钝化情况以及对材料断裂韧性的影响。计算结果表明:裂纹的钝化跟晶粒尺寸以及晶界的取向偏差角相关，当考虑位错-晶界的相互作用时计算得到的材料的断裂韧性，要比假设位错完全被晶界阻碍的情况下计算得到的值更加接近实验值。　　(5)根据相关文献的研究结果，建立了临氢环境下金属多晶镍中晶界结构和晶粒尺寸对纳米孔洞萌生影响的理论模型。分析了晶界结构对多晶镍中氢原子分布的影响并计算得到了晶界中氢浓度的具体数值。结果表明:多晶体中，小角晶界占多数的微结构在临氢环境下的断裂韧性要比大角晶界占主导的微结构断裂韧性高。此外，孔洞在小角晶界萌生的速率随晶粒尺寸的减小而增加，且当晶粒尺寸接近纳米尺度时，晶粒尺寸对孔洞萌生速率的影响更加敏感。　　(6)以铜基纳米晶镍涂层为研究对象，在室温下对涂层进行了拉伸力学性能测试及划痕测试，利用3D数字图像相关法及场发射扫描电镜分析了纳米晶镍涂层试样拉伸过程中涂层的断裂机理及涂层和基体界面失效的情况，研究结果表明:应变速率对材料的拉伸塑性和强度均有影响;随应变率的增加，试样的延伸率和强度增大。纳米晶镍涂层的断裂主要是由于纳米晶镍涂层中位于界面附近的纳米尺度的晶界裂纹的萌生，并沿着晶界不断的向涂层表面扩展引起的。此外，通过划痕测试得到了纳米晶镍涂层和基体发生失效时的临界应力及失效方式。