低活化马氏体钢由于具有良好的抗辐照肿胀特性以及出色的机械性能等,被作为早期的聚变堆、加速器驱动散列中子源等先进核能系统的候选结构材料。然而,在这些系统中,高能中子和材料的相互作用会产生高浓度的氢和氦。许多研究表明,氢和氦对空洞和位错环的形成有促进作用,这使得氢和氦的出现极大的加剧了材料由于辐照导致的性能上的衰退。并且,位错环作为辐照产生的一种基本微观缺陷,它的产生与材料的辐照硬化密切相关。因此,我们开展了关于低活化马氏体钢中氢氦协同效应对位错环的影响研究。另外,离子辐照技术是目前为止研究材料辐照损伤机理的最有效途径之一,因此我们也进行了关于两种新研发的改进型310S奥氏体不锈钢的离子辐照缺陷的对比研究。1、低活化马氏体钢在先进核能系统中服役时,氢会经过多种途径进入到材料体内。但是,由于氢在材料体内的扩散较快,氢对材料的影响经常被人们所忽视。本论文应用透射电镜观测技术研究了低活化马氏体钢中氢对位错环演变的影响。我们在相同剂量(5×1020 H+·m-2)下进行了不同温度（523-823 K）以及相同温度（723K）下不同剂量(1×1020 H+·m-2-5×1020 H+·m-2)的氢离子辐照实验。实验结果表明,位错环形核和长大的峰值温度约为723 K。并且这个温度值要高于中子辐照实验所得到的峰值温度。值得注意的是,在辐照温度为723 K、辐照剂量为0.16 dpa时,样品中位错环的平均尺寸为93 nm,最大尺寸为286 nm,远大于同等条件下中子辐照产生的位错环尺寸。也就是说,氢对位错环的长大有明显的促进作用。此外,在不同温度的辐照实验中,我们发现:在辐照温度为523 K时,样品中有47.3%的1/2 a0和52.7%的a0型位错环产生,而当辐照温度升高至623 K以上时,样品中只有a0型的位错环。与中子和重离子辐照相比,氢的出现促进了1/2a0型位错环向a0型位错环的转化。2、采用单束和双束先后离子辐照,研究了低活化马氏体钢中氢氦协同效应对位错环的影响。在723 K下,进行10 ke V H+、18 ke V He+和160 ke V Ar+单束或双束先后辐照实验。氦离子单束辐照样品中,位错环的平均尺寸远大于单束氢离子和氩离子的辐照。在氢氦双束先后辐照的样品中,后辐照氢可以促进氦离子辐照产生的位错环尺寸的长大;而先辐照氢却极大的抑制了氦离子辐照产生的位错环尺寸的长大。对其中的微观机制,我们进行了探讨。3、采用单束和双束先后离子辐照,研究了低活化马氏体钢中预辐照氢和后辐照氢对氦离子产生的泡-环复合体的影响。核嬗变反应产生的高浓度的氢和氦,已经成为当前聚变反应堆材料所面临的一个重大问题。在我们低剂量（0.18 dpa）、高浓度（5000 appm）的氦离子辐照实验中,观察到有氦泡和大尺寸的位错产生,并且大部分的氦泡形核在位错环的内部,形成泡-环复合体结构。同样的,在先氢后氦和先氦后氢的辐照实验中,也观察到了泡-环复合体结构的形成。有意思的是,预辐照氢会抑制后辐照氦时泡-环复合体的长大,并且随着预辐照氢剂量的增加,其抑制效果越明显。当预辐照氢的剂量很高时,泡-环复合体的结构消失。另外,后辐照氢可以促进先辐照氦时产生的泡-环复合体的长大,并且随着后辐照氢剂量的增加,促进效果变的越明显。4、改变溶质原子的种类是改善材料抗辐照性能的一种有效途径。本文应用质子辐照对两种改进型310S奥氏体不锈钢的抗辐照性能进行了对比研究。一种添加了金属元素锆;另一种添加了金属元素铌、钽、钨。正电子湮灭谱学技术用于样品辐照后产生的空位型缺陷的研究,透射电镜技术用于较大尺寸的空洞和位错环的研究。正电子结果表明,添加了铌、钽、钨的310S不锈钢中产生的空位型缺陷的数量要大于加了锆的310S不锈钢。并且在较大辐照剂量下,该现象更加显著。另外,S-W曲线结果表明,质子辐照的样品中有两种空位型缺陷的产生:空位团簇和质子-空位团簇。透射电镜观察结果表明,添加了铌、钽、钨的310S不锈钢中产生的空洞尺寸大于加了锆的310S不锈钢。在两种样品中都观察到有1/3和1/2两种类型的位错环产生。同样的,添加了铌、钽、钨的310S不锈钢中产生的位错环的尺寸和密度都略大于加了锆的310S不锈钢。正电子和透射电镜结果同时表明,添加了锆的310S不锈钢要比加了铌、钽、钨的310S奥氏体不锈钢有更好的抗辐照性能。