由于氦不溶于材料基体，随着基体中产生氦量的增加或通过适当的氦原子迁移，基体中的氦原子将会在空位、位错和晶界处聚集、沉淀，形成氦-空位(He-V)团，乃至形成纳米尺度的析出相-氦泡。材料中形成的氦泡会导致反应堆材料出现空洞肿胀，使材料发生脆化或表面出现泡状，变得粗糙，从而使得材料的宏观性能下降。因此，氦在材料中的产生和演变受到了很大关注。 本文采用分子动力学方法，利用MOLDY程序，系统研究了α-Fe中氦的微观行为；并采用基于密度泛函理论的从头算法，利用VASP程序，研究了过渡金属中单个氦的稳定位置和fcc Al中氦的稳定、迁移和成团情况。 1、采用分子动力学方法模拟研究了在100K和600K下α-Fe中有1at.％He-5at.％He的级联现象；采用两套作用势对比模拟研究了100K的α-铁中有1at.％He-5at.％He的级联现象，发现氦导致Fe的级联中缺陷的形成和分布情况与纯Fe明显不同： 氦使得级联中产生的点缺陷Frenkel缺陷对数目发生了明显变化。辐照温度对Frenkel缺陷对数目的影响很小，但是随着氦浓度和级联能增加，点缺陷增多。特别是氦使得级联中形成了更多较大的空位团，即氦-空位团，而纯铁的级联中只有少量小空位团，也就是说位移级联过程可以直接导致He泡成核。级联中形成氦-空位团的情况与多种因素有关。随着级联能的增加，氦-空位团的数目和尺寸一般都呈现增加趋势；随着氦浓度的增加，氦-空位团的数目和尺寸一般也呈现增加趋势；随着辐照温度的增加，级联中形成的氦-空位团数量增大，但平均尺寸基本不变。 虽然不同相互作用势对级联中氦-空位团的形成没有本质上的改变，但是形成的氦-空位团在数量和尺寸上都有较大差异。对模拟结果影响的强弱顺序为：Fe-Fe相互作用>Fe-He相互作用>He-He相互作用。 2、采用分子动力学方法模拟研究了位移级联与氦-空位团的相互作用。氦-空位团中初始空位数目选为10与20个，初始氦与空位个数之比(He/V)从0.2增加到3，级联能从2keV增加到10keV。模拟结果发现： 在单次级联作用下，氦-空位团的稳定性主要依赖于He/V比例的初始值和级联能的大小。当初始He/V>1时，氦-空位团的尺寸随着级联能的增加而增加，而He/V比例随着级联能增加而降低；但是对于初始He/V<1的氦-空位团，团的尺寸随着级联能的增加而降低，而He/V比例随着级联能增加而增加；初始He/V=1的氦-空位团很稳定。模拟还发现在单次级联作用下，在He/V比例相同的前提下，较大的氦-空位团比较小的氦-空位团更稳定。 在各向同性的5keV级联交迭作用下，氦-空位团的稳定情况与初始He/V比例有关。第一次级联碰撞决定了氦团中的空位数目，随后的级联作用对团的稳定性影响明显。利用氦-空位团内压强、氦原子的迁移、级联产生的空位数目和团中初始He/V比例对模拟结果进行了讨论。 3、采用分子静力学方法，通过计算小氦-空位团HenVm(n=1,2,3,4,m=1,2,3,4)在α-Fe的a/2〈111>{110}刃型位错中的结合能，研究了小氦-空位团与刃型位错的相互作用。发现氦-空位团和刃型位错之间的相互作用与团中氦和空位个数之比密切相关。当He/V≥1时，在垂直于滑移面的方向上，氦-空位团被捕陷在刃型位错的扩张方，然而当He/V<1时，氦-空位团被捕陷在位错芯的扩张和压缩方0.5nm范围内。在滑移面上，HenVm(n≥m)和HenVm(n