自上世纪五十年代第一个高压相变——铁的α(?)ε相变被发现以来,以揭示该相变在冲击下的转变过程和机理为主要目标的研究一直是高压领域关心的一个热点问题。由于该相变发生的时间极其短暂,而且是可逆的,受到实验侦测手段的限制,该研究一直停留在宏观层次的自由表面速度波形结构的解读上,直到最近十年,实验上才能对这种结构相变进行直接地观察。然而,当前的实验技术仍难以做到对冲击下整个相变过程进行直接地观察,所以还需要与一些理论方法结合来理解实验数据。目前,利用非平衡分子动力方法与实验手段相结合的研究方式,在铁的冲击相变研究领域已经取得了大量成果,例如实验成功地验证了非平衡分子动力学模拟中观察到的沿单晶铁[001]晶向冲击的相变机制。然而,用非平衡分子动力学模拟铁的冲击相变时也出现了一些严重的问题,比如除了[001]晶向以外的其它低指数晶向上的冲击相变产物中存在大量非真实的FCC相、没有出现相变前应有的塑性过程等。出现这些问题的根本原因在于所使用的铁的原子间相互作用势函数,以前构建的势函数的主要目的是针对平衡体系的热力学行为及性质的研究,没有考虑高压下的应用,因此当这些势函数被应用到高压环境时就有可能出现上述那些问题。本文按照平衡态势函数的构建思路重新构建了铁的原子间相互作用势函数,然后通过一些针对具体高压应用的判据(相变压力阈值和高压物态方程)来优选前面得到的势参数组,产生最优化的铁的势函数。经过静态验证铁的各种物理性质并应用于动态压缩下发现,该新的铁的势函数能够克服以前的势函数不能产生相变前的塑性及出现虚假的FCC相的问题,这证明该势函数对于铁冲击塑性与相变问题的研究是可信的。然后,利用新构建的铁的势函数研究了相变对斜波加载准等熵性的影响,发现相变是造成温度显著升高,破坏加载的准等熵性的主要原因,其引起的温升随斜波上升(rrising)时间的增大而减小,随最终加载速率(vp)的增大而增大。然而,这两个加载参数对准等熵性的影响并不能按照简单斜波坡度来理解,即,认为加载的准等熵性与Vp/rrising正相关。本文推导出了一个简化的量化关系,发现按照Swegle-Grady定律,加载的准等熵性受vp影响的最高幂次可达Vpn/n-1,而仅与rrising负相关。另外,还发现冲击波的初始形成是源于晶格的失稳形变,此时形成的冲击并未破坏准等熵性,而造成明显的温升现象。等到后面的塑性或相变波追赶并超过该初始冲击波前之后,冲击波前的温升才会显著上升。本文还针对单晶铁与纳米多晶铁中的冲击塑性与相变微观耦合机制问题的研究,提出了c轴取向分析、晶格分析及与之相联系的晶体学分析方法。应用这些分析方法,本文分别从塑性机制及相变机制角度研究了它们之间的微观相互作用,发现在单晶铁中仅会出现应力援助的相变耦合模式,而在多晶铁中可以同时出现应力援助和应变诱导的相变耦合模式。对这两种相变耦合模式在原子层次上分别从运动学和动力学角度进行了比较与分析,结果表明,作为区别不同物理过程的一个重要标志——相转变路径,它在这两种相变耦合模式下表现出截然不同的特征。在应力援助相变耦合模式中,整个相转变过程总是以沿<001>BCC晶向的压缩开始,以相邻{110}BCC面间的穿插运动结束,其中,第一步的压缩过程以积累应变能的形式为后续相变提供力学驱动力,促使相变的发生。在应变诱导相变耦合模式中,整个相转变过程可以看成是,先由BCC铁沿[110]BCC和[110]BCC压缩形成一个类似FCC的晶格,然后在每两层(101)BCC面上沿[101]BCC滑移形成最终的HCP相。然而,这两步几乎是同时开始的,因此这个过程中没有出现FCC相。在该模式中,局域应力驱动的塑性滑移通过相关晶体缺陷的应变场来贡献于相变的驱动力。根据这两种相变耦合模式的特点,本文推断出它们的马氏体变体选择规则分别满足应变能准则和施密特因子准则,该结论同直接得到的模拟结果相符。