位错在金属和合金的塑性变形中起着主导作用,从而在很大程度上决定了材料的力学性能和工业应用。人们对位错行为进行了大量的研究,但是其理论却主要建立在简单晶体结构的基础上,而且一般被认为受长程晶格平移序的控制。然而,对于复杂结构的金属间化合物而言,它们的结构往往与原子堆垛环境密切相关,其短程构型可能偏离于长程晶格平移序。因此,位错如何在这种情况下运动并不清楚。拓扑密排相作为金属间化合物中数量最多的一类结构,目前对其位错机制的研究限于Laves相中的一种密排面上,即六角C14和C36结构的基面,或立方C15结构的{111}面,这对拓扑密排相而言并不具备广泛适用性。另外,大多数复杂结构的金属间化合物在室温下呈现脆性,而在高温下表现出延展性,位错机制在这两种变形条件下的差异性对解决该类材料的室温脆性问题具有一定的意义。本文中,利用像差校正高角环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）和能量色散X射线能谱（EDS）,我们研究了 C14 M2Nb（M=Cr,Ni and Al）相在高温准静态压缩和室温高应变速率冲击下的非基面剪切变形,发现其中的变形受控于原子环境多面体（配位多面体）。位错不但具有偏离滑移面的柏氏矢量（（?）[1103]）),并且还可以通过在两个不同滑移面之间切换来移动。高温压缩和室温冲击变形表明,长程扩散和局部成分变化对这些位错的运动具有辅助作用。这些发现表明了短程构型在复杂结构金属间化合物变形中的决定性作用,揭示出位错新的行为机制。另外,在高温压缩和室温冲击两种变形方式中,我们还发现了另一种柏氏矢量的位错在不同的棱柱面原子层上以不同的方式运动,其中在高温变形时,一种由原子长程扩散辅助的重组机制控制位错的运动;而在室温变形时,不仅存在无扩散的重组机制,在不同原子面上的滑移机制也成为位错运动的重要方式。室温变形中还伴随着很大的局部应变场,这导致位错运动困难,容易带来脆性开裂。以上发现揭示了韧性变形和脆性变形条件下存在着原子尺度上不同的位错机制和基体应变场状态。本文还研究了 Al-Zn-Mg-Cu合金中具有拓扑密排结构析出相的演化过程,通过透射电镜样品准原位加热与块体样品加热时效实验,我们从原子尺度建立了从饱和固溶体到7层析出相（η"）的析出过程。我们还分析了不同构型的9层析出相的形成与生长,发现其生长时先形成C14与C15混合结构,然后通过在一端连接带周期性缺陷的C15结构实现快速长宽,在9层析出相两侧边缘形成五次对称结构有利于析出相的热稳定性。