低活化铁素体/马氏体钢（RAFMs）,因其具有高热导率、低热膨胀率以及优异的抗辐照脆化和辐照肿胀性能,被认为是铅冷快堆中的主要候选结构材料。与第Ⅱ、Ⅲ代核能系统相比,铅冷快堆的结构材料将面临更加严苛的服役环境。实验研究发现,在铅冷快堆运行过程中,作为冷却剂的液态金属原子和其中的氧原子会与铁基结构材料表面发生相互作用,导致铁基结构材料发生氧化腐蚀和溶解腐蚀。腐蚀产物还可能会影响液态金属的流动,脱落后甚至会堵塞回路管道,对铅冷快堆安全性构成严重的威胁。不仅如此,实验中还发现辐照损伤会使结构材料表面氧化层的厚度增加,以及使外氧化层发生脱落,表明强辐照损伤将会加剧液态金属对铁基结构材料的氧化腐蚀。因此有必要研究辐照环境下含氧的液态金属对铁基结构材料的溶解腐蚀与氧化腐蚀机理。在铁基结构材料的辐照损伤方面,虽然已经有了大量的理论模拟研究,但辐照缺陷如何促进氧化腐蚀的微观机理还不清楚,比如材料表面氧化过程的初始阶段中氧原子的扩散机理等等。利用第一性原理计算方法,我们深入研究了体心立方结构（bcc）铁（Fe）表面氧化腐蚀的特征及其影响因素,如氧覆盖度、空位缺陷和液态金属原子,进而对实验现象给出了定性解释,也为以后大尺度模拟氧化腐蚀的微观过程提供动力学和能量学特征参数,给材料氧化腐蚀防护提供建议。本文主要的研究内容与结果如下:首先,我们构建了低指数的bcc-Fe（100）和Fe（110）表面模型,考察了 Fe表面上氧原子的吸附、溶解和扩散特性,以及不同的Fe表面结构对氧原子吸附能的影响。研究结果表明,氧原子分别位于Fe（100）和Fe（110）表面的Hollow和Long-Bridge 位置最稳定;当氧原子吸附在 Fe 表面时,氧原子的电子态呈现局域化,并且Fe-O键主要是以离子键的形式存在。随后考察了吸附性质与覆盖度的依赖关系,发现随着覆盖度的增大,氧原子间排斥的相互作用也随之增强,氧原子吸附难度会逐渐增大。同时发现,当覆盖度增加到一定程度,氧原子在近表面区能稳定存在,而不是自动偏聚到表面。接着我们用爬坡弹性带方法研究了氧原子在表面上以及从表面区扩散到类块体区的扩散特性,发现Fe（110）表面更有利于氧原子的扩散。此外还发现,在低覆盖度（θ=0.33）,氧原子倾向于吸附在表面而不是向次表面扩散;而在高覆盖度（θ=0.67）,由于氧分压的存在,氧原子会从表面逐渐扩散到类块体区。其次,我们研究了辐照产生的空位缺陷和液态金属原子与表面氧原子的协同作用特征,进一步考察辐照和液态金属对铁表面氧化腐蚀的影响。研究发现,空位会偏聚到表面附近;当表面存在空位缺陷时,空位缺陷可以促进氧原子在表面区和类块体区的溶解。此外还发现,空位会与其第一近邻的氧原子形成复合体结构,使得氧原子在表面的扩散能垒升高,增加氧原子在表面扩散的难度。但是表面上存在的空位缺陷会降低氧原子从表面向次表面的迁移能垒,有利于氧原子向次表面扩散。对于液态金属与氧原子相互作用的研究,考察了预吸附氧原子对Fe表面吸附铅铋原子的影响,以及预吸附铅铋原子对Fe表面吸附氧原子的影响。研究结果表明,在高氧浓度下,预吸附氧原子会缓解铅铋原子对Fe表面的溶解腐蚀;在低氧浓度下,预吸附铅铋原子会不利于Fe表面上氧原子的吸附。由上述研究结果我们初步给出铁表面氧化腐蚀的微观图像:在低氧浓度下,氧原子先吸附在表面;高氧浓度下,表面吸附的氧原子会逐渐聚集,并逐步向次表面扩散,发生氧化腐蚀;在辐照环境下,辐照产生的空位缺陷会促进氧原子的溶解,形成空位-氧复合体,降低氧原子向内渗透的迁移能垒,从而加剧铁表面的氧化腐蚀。在液态金属环境下,当氧浓度过低时,铅铋原子会削弱表面与次表面原子的结合强度,加速表面Fe原子的逃逸,使Fe表面发生溶解腐蚀。当氧浓度处于合适的范围时,氧原子可以有效缓解铅铋原子对Fe表面的溶解腐蚀。然而,过高的氧浓度会使Fe表面发生氧化腐蚀。