反应堆结构材料在反应堆的强中子辐照场下由(n,α)反应将产生大量He元素,这些He元素的存在最终将导致反应堆结构材料发生肿胀、脆化等一系列性能恶化的He效应。在众多反应堆候选结构材料中,铁素体/马氏体(F/M)钢因为具有较强的抗辐照肿胀性能、良好的导热性能、较强的机械性能等优点而备受关注。针对F/M钢由He元素导致的肿胀、力学性能恶化等问题,本论文工作选择商用F/M钢T91以及新研制的低活化F/M钢SIMP作为研究对象,结合多种测试分析手段对其进行He效应评估对比工作同时也对提高F/M钢抗He效应能力的新方法进行了探索。通过透射电子显微镜(TEM)观察并对比了在系列注He温度下与系列注He剂量下SIMP、T91钢内部He泡的形貌差异、分布状态差异并分析了这些差异产生的因素,探讨了He泡形貌与尺寸的演化过程。发现在所实验的300、450、550℃温度点和1×1020、5×1020、1×1021ions/m2剂量点下材料内部He泡的稳定形状都趋于长方体、正方体,并且都趋向于在位错线、晶界、析出物表面等晶体缺陷处分布。在上述注入条件下,SIMP钢内部He的平均尺寸都小于T91钢内部He泡的平均尺寸,表明在同等注He条件下SIMP钢具有更优良的抑制He泡长大的能力。通过扫描电子显微镜对两种钢在室温(RT)、300、450、550℃的注He温度点与5×1021ions/m2的注He剂量点下的表面形貌的观察发现在所有的温度点下,SIMP钢表面都没有出现鼓包与脱落现象,而在较低温度段下(RT、300℃)T91钢表面出现了严重的鼓包与脱落现象。为探索F/M钢晶粒细化到一定程度之后对He泡形貌、分布的影响,为具有更高抗He效应能力的细晶粒组织的钢的发展提供参考价值,本论文通过对铁素体/马氏体钢T91进行表面纳米化处理之后对其进行He离子注入实验,结合TEM观察分析其内部He泡形貌、分布特点。结果发现,T91在经过表面纳米化处理之后,在距离表面500nm左右的区域,原来的粗晶粒铁素体/马氏体结构消失,呈现出宽度为20-50nm左右的马氏体板条结构,这些结构的出现大大增加了板条界面的密度,为He的吸收提供了更多的沉降中心。然而TEM结果却显示He泡几乎都分布在板条界面处,并且He泡在界面处相互接触连接充满了板条界面形成了片状结构,晶粒内部几乎不能找到He泡。He泡的这种分布形式将十分容易导致材料发生沿晶断裂,对于材料的抗He脆效应将是十分有害的。通过分析,我们认为在研制具有更高抗He效应的材料时,不是晶粒越细越好,晶粒尺寸应当大于He泡在其中布朗运动的平均自由程。而且为了防止He泡在某一类型的缺陷结构处过度地聚集,在材料中应当引入种类不同的具有吸收He原子能力的缺陷,如金属氧化物颗粒(Y2O3)等。为了探究辐照场下引起SIMP钢硬化的因素,我们对在不同注He条件下的SIMP钢进行了纳米压痕测试,分析了在不同注He条件下材料的硬度值的变化情况。同时通过TEM对试样内部的缺陷密度、尺寸做了统计,结合DBH模型计算了不同种类的缺陷对材料硬度的影响。发现在SIMP钢中,纳米压痕测试得出材料硬度值增加量和DBH模型计算的硬度值增加量一致,引起其硬度变化的最主要因素来自位错环和He泡的贡献,而且He泡对材料硬度的增加比位错环对材料硬度的增加贡献更大。