在核技术和核工业领域中，氦的产生和聚集对于聚变堆和裂变堆第一壁金属材料造成的损伤一直是困扰核材料使用安全的重大问题。氦对材料的影响主要体现在氦的聚合、氦泡形成、氦与材料内缺陷相互作用，而导致材料的肿胀和脆化断裂等一些宏观现象的发生，恶化了材料的力学性能，因此很有必要对氦在金属体内的聚集、迁移、扩散以及与各类缺陷的相互作用进行深入的研究，进而探讨这些微观结构演化与材料力学性能之间的密切关系。目前，人们利用理论和实验的手段试图从各种层次进行相关的研究。其中计算机模拟方法(包括第一原理计算，分子动力学方法和蒙特卡罗方法)可以洞察氦原子在材料体内的聚集迁移行为。然而，氦与缺陷的相互作用影响到材料力学性能的改变，有关方面的研究仍知之甚少。本文以fcc镍金属为例，应用Griffith理论计算裂纹扩展过程体系应变能的改变，在原子水平研究金属材料的脆化。首先设计了一个有微裂纹的镍金属衬底，并用分子动力学方法计算裂纹扩展时体系在弹性应变中释放的能量。在同样的缺陷条件下，将有氦团簇时的应变能释放值(Er)与无氦时的相应值(Er0)进行比较，通过计算氦团簇注入后应变能释放值的改变，研究它对材料脆化的影响。 我们发现，裂纹扩展时系统应变能释放值Er显著高于无氦团簇掺杂时的应变能释放，Er0。由于氦掺杂致使Er的增加将驱动裂纹更易扩展，促使了材料的脆化。该应变能释放值Er随着氦团簇与裂纹尖端距离(DTC)的增大，而非线性地减小，直至DTC达到临界值6.5a0(a0为fcc镍的晶格常数)，Er接近Er0，这表明DTC在该临界范围以外时氦对材料脆化的影响消失。进一步的研究发现氦掺杂导致Er的增大主要来自于He-Ni间近距离的强相互作用。这种相互作用与氦团簇中氦原子与空位数比值有密切关系，随着团簇中氦/空位比的增大，致脆效应更加明显。综上所述，当金属材料中氦浓度或缺陷浓度提高并超过某一临界值时，金属材料的脆化效应将增强。