塑性力学是研究材料在塑性变形过程中的行为和规律的一门学科。在金属材料的变形过程中，塑性力学主要关注材料的非弹性变形，即在去除外力后材料无法完全恢复原状的变形。这种变形通常发生在材料内部应力超过其弹性极限的情况下。塑性变形的发生往往伴随着材料内部微观结构的变化，比如位错的移动和增殖，这进一步导致了材料宏观性质的变化。

一、宏观角度

1. 应变硬化：这是塑性变形过程中一个重要的特征。随着塑性变形的增加，金属材料的强度和硬度逐渐增大，同时塑性和韧性有所下降。这主要是由于材料内部位错数量增加导致的。当位错不断增殖并与其它位错相遇时，它们之间会形成相互阻碍，从而使得进一步的塑性变形变得更加困难。

2. 塑性流动：在塑性变形过程中，材料的体积保持不变，但在外力作用下，材料开始流动。这种流动遵循塑性力学中的塑性流动法则，即材料沿最小阻力路径流动。例如，当一根金属棒受到拉伸时，材料会在垂直于拉力的方向上收缩，这就是泊松效应的表现。

二、微观角度

1. 位错运动：从微观角度来看，塑性变形主要是由位错的运动引起的。位错是一种晶体缺陷，当它们在外力作用下移动时，可以导致晶格间的相对滑移，从而实现塑性变形。位错的移动受到晶粒尺寸、温度和应变速率等因素的影响。

2. 位错的增殖与交互作用：在塑性变形初期，位错主要来自于已存在的位错源。随着变形的持续，位错之间的相互作用会导致新的位错产生，这个过程被称为位错增殖。位错增殖不仅增加了位错密度，还增加了位错之间的阻碍，从而导致材料的应变硬化。

3. 晶界效应：对于多晶材料而言，晶界在塑性变形过程中也扮演着重要角色。晶界可以阻碍位错的运动，尤其是在高密度位错区域，晶界可以作为位错的屏障。同时，晶界还可以作为新的位错源，促进位错的生成。

综上所述，塑性力学在金属材料变形过程中的作用机制复杂而多维，既涉及到宏观层面的材料性能变化，也深入到微观层面的原子排布和缺陷演化。通过对这些机制的研究，不仅可以更好地理解和预测金属材料的性能，还为材料的设计和优化提供了重要的理论基础。例如，在高强度钢的设计中，通过精确控制材料内部的位错密度和分布，可以显著提高材料的强度和韧性，从而满足特殊应用场合的需求。同时，对于制备先进复合材料而言，理解塑性变形机理也有助于实现材料性能的优化。因此，塑性力学在材料科学领域具有不可估量的价值和意义。