钒基合金作为核聚变反应堆重要的内衬结构候选材料之一,在中子辐照条件下可以保持低活化特性,并且具有抗辐照诱变膨胀及损伤等性能,但其较低的强度阻碍了实际的工程应用。高密度纳米析出相及材料组织结构的稳定性对合金在高温与强辐照条件下的安全服役有着重要的影响,并且析出相的存在也可以提高材料的强度和塑性。本课题以电弧熔炼的方法制备V基合金,通过调整各元素的成分比例和微量元素Pd掺杂的方式对合金进行微结构调控,研究结构对力学性能的影响,制备出具有大量纳米析出相的高强高塑的V基多组元合金。本文制备的VTiCrNi与VTi CrFe体系多组元合金为BCC结构固溶体相。通过前期筛选出的V₃₅Ti₂₅Cr₁₀Ni₃₀合金具有高密度的共格纳米析出相,V基与TiNi基主相中分别包含20 nm左右的富TiNi析出相和50 nm左右的富VCr析出相。合金表现出优异的力学性能,经压缩后屈服强度为1046 MPa,断裂应变量可达到30%。微量Pd元素的引入使合金综合性能进一步提升,纳米析出相在尺寸保持稳定的基础上密度得到提高,为合金的强度做出贡献。考虑到核聚变包壁材料的实际应用,将Ni元素替换为低活化特性的Fe元素,研究不同成分配比的VTiCrFe体系合金。通过结构与力学性能对比筛选出综合力学性能较优异的V₆₀Ti₁₅Cr₁₀Fe₁₅合金,并分析不同含量的Pd元素对该合金的影响,结果表明合金综合力学性能随着Pd含量的提高而提高。V₆₀Ti₁₅Cr₁₀Fe₁₅+5at.%Pd合金性能最为优异,屈服强度为1694 MPa,断裂应变量达到27.55%。Pd元素的添加引入了35 nm左右的富TiPd共格析出相,阻碍了位错的运动。在析出强化、固溶强化和加工硬化三种机制的共同作用下提高合金的综合力学性能。并且本文初步研究了VTiCrFe体系合金的热稳定性,通过硬度表征确定合金在800℃下仍然能保持稳定,为V基多组元合金实现安全服役条件提供了可能性。通过本课题的研究,在传统的V-Ti-Cr合金基础上添加不同元素构造V基多组元合金。纳米析出相的引入提高了合金综合力学性能,为其在核结构材料领域的应用提供了新的思路。