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金属钛因其高强度、低密度和优异的抗腐蚀性能在很多领域的应用极具吸引力,是21世纪重要的战略金属,金属钛的塑性变形一直是学者们的研究热点。纳米科技的发展使人们逐渐认识到,当材料和构件的尺度达到纳米量级时,其力学行为和宏观尺度下存在显著不同,呈现出很多力学新现象。从微观角度了解材料在纳米尺度下的力学性能和变形机制具有重要意义。本文以钛纳米柱为研究对象,通过分子动力学模拟方法来解释纳米尺度下钛的微观结构与其材料性能之间的相互关系,并且给出相关的影响机制。当钛单晶纳米柱在300K、1×108s-1的条件下沿[0001]晶向单轴压缩时,因应力在纳米柱棱边处集中,锥面不全位错优先在纳米柱固定层与可移动区交界处的表面形核,参与到初始塑性变形过程中;随后锥面<c+a>滑移系启动,其柏氏矢量为1/3[1213],有效协调了横向和纵向的变形;且在晶体部分区域出现层错,形成部分fcc结构以降低总体应力。整个变形过程中均没有形变孪晶存在,塑性变形主要是由锥面上的位错运动主导,这与变形孪晶的尺寸效应有关。纳米圆柱的塑性变形方式与纳米方柱一致,均以位错滑移为主。但屈服应力和应力极大值均比纳米方柱小。当钛单晶纳米柱在300K、1×108s-1的条件下沿[0001]晶向单轴拉伸时,孪生会优先在（1100）表面与（1120）表面的交界处形核,主导塑性变形,颈缩发生在二次孪生区,随后出现孔洞形成横贯试样中截面的裂纹,表明已发生了宏观断裂。在拉伸模拟过程中观察到一种特殊的晶体再取向现象,即{1012}孪晶界除了{1012}孪晶面,还存在基面/柱面（Basal/Prismatic,B/P）与柱面/基面（Prismatic/Basal,P/B）交替的折面,有别于传统孪晶界的形式。在450K、1×108s-1和300K、5×108s-1的条件下沿[0001]晶向拉伸时,均观察到两个孪晶的形核点,这表明等效面形核点的数量N随着温度和应变速率的升高而增加,即孪晶形核率与温度和应变速率成正比。压缩时纳米柱的屈服应力远大于拉伸时,这种不对称性主要是由于两种加载条件下初始的变形机制不同所引起。且压缩时纳米柱的流动应力也大于拉伸时,这是因为拉伸变形时,发生孪生变形的转向晶体中,新的c轴方向与加载方向不再平行,使基面滑移成为可能。