材料在服役过程中受到高能粒子辐照时，产生间隙和空位等点缺陷。这些缺陷可以迁移、聚集、进一步演化，引起材料宏观性能改变、导致材料服役性能降低甚至失效。纳米晶材料通常具有较好的抗辐照性能，微观上取决于辐照缺陷与晶界的相互作用。本文采用自主开发的温度加速动力学方法、经典分子动力学和静态计算程序，考察了钨、铁等体系晶界对缺陷产生、演化（空位或团簇/间隙偏聚及其复合）的影响。全文主要分为两部分。　　一、辐照缺陷与晶界基本相互作用　　(1)钨晶界修复其辐照损伤的能量学和动力学图像。否认了“间隙发射”机制在钨中的适用性。研究发现晶界对间隙优先吸收;晶界通过降低其附近空位/间隙的形成能和扩散能垒而作为缺陷阱。晶界附近的空位与晶界内的间隙以低能垒、多原子协同参与的方式复合。另外，晶界增强空位扩散、复合的区域较为有限（1-1.5纳米），使得该区域体积分数较小（几个百分点）。初步推测实验上提高钨基材料抗辐照性能的两种途径——细化钨晶粒和加入纳米小颗粒，后者可能更为有效。　　(2)辐照产生的点缺陷与Fe、Mo、W中几个倾侧对称晶界的相互作用。获得了空位和间隙与晶界结合、晶界附近空位-间隙复合的主要物理参数，并分析了其一般规律。所得参数可作为高级模拟方法的输入参数，评估纳米晶/多晶Fe、Mo、W辐照损伤累积速率。　　(3) bcc Fe中∑5(310)/[001]晶界附近小型空位团簇的能量学和动力学性质。晶界不仅作为点缺陷的阱，还可作为空位团簇的阱。空位团簇靠近晶界时，其形成能有所降低。V4（含有四个空位）在趋向晶界的过程中，依次经历处于块体、部分在晶界、完全处于晶界三个阶段，其扩散得到增强。同时，在V4振动和趋向晶界时均发生构型转变。计算结果可能有助于理解Fe晶界附近发生的辐照缺陷自修复过程。　　(4) bcc Fe中晶界在缺陷形成与退火中扮演的双重角色。对于纯晶界，除了以往报道的晶界作为缺陷阱的有利角色外，晶界本身在辐照中严重损伤，在晶界内形成能贫原子区(deficientzone of atoms，DZ)，在DZ周围分散着活性低的间隙。此种缺陷结构比晶粒内部需要更长的时间退火，才能消除。说明修复晶界本身要比修复晶粒内部困难。对于已经损伤的晶界，修复晶界和晶粒都变得更为困难。观察到的差异在缺陷复合能垒谱上得到统一解释。在此谱上，除了一个低能峰外，还有一个高能峰，对应于修复晶界，而且在损伤晶界时，此峰移向高能端。因此，晶界在决定材料辐照性能时表现出双重角色，在发展抗辐照材料时应该引以注意。　　二、拓展晶界作为缺陷阱、缺陷复合催化剂之有效范围的途径　　(1)以bcc Fe晶界模型为例，研究发现，辐照诱导晶界局部迁移，将晶界-缺陷作用范围拓展至大概10 nm，晶界功能区的体积分数相应增加至30％。拓展的晶界作用区使得晶界能有效吸收块体中空位及其团簇。此发现对于理解晶界在提高纳米晶材料的抗辐照特性以及理解纳米晶材料中典型辐照实验结果具有重要意义。　　(2)“块体空位团簇捕获空位、溶解进晶界”机制拓展晶界范围。晶界附近累积的空位可以捕获块体中空位，进而溶解进晶界。驱动力为空位团簇作为缺陷阱之强度小于晶界作为缺陷阱之强度。　　据模拟计算结果，澄清了纳米晶金属材料钨、铁抗辐照机制，解释了部分典型实验结果（如多晶纳米晶抗辐照性能之温度、晶粒尺寸依赖性），为实验设计抗辐照材料提出了一些建议。