聚变堆第一壁材料服役环境极其恶劣（高温、高压和高通量的中子辐照）,由此产生的级联碰撞和氦（He）辐照损伤对反应堆安全及稳定运行至关重要。He通常不溶于第一壁结构材料且扩散激活能很低,易与材料中其它缺陷（空位、位错和晶界）发生相互作用形成He泡,进而导致材料性能的恶化,如肿胀、硬化和脆化等。目前对这些现象的微观尺度机制还不是十分清晰,通过实验方法深入探究He原子扩散、偏聚行为,以及He泡与材料结构缺陷的交互作用及其影响机制难度较大。分子动力学（Molecular dynamics,MD）方法是一种在原子尺度研究多原子或分子系统的模拟技术,它在揭示材料微观物理机制方面具有不可比拟的优势。本文的研究对象为体心立方结构的Fe-Cr基合金,以点、线、体缺陷和宏观裂纹等辐照缺陷为主线,采用MD方法研究了点缺陷扩散、平衡弛豫演化行为,位错（环）结构的形成与演化行为;在此基础上,探究了 He泡形核与长大机制,He泡与位错的交互作用机制,不同尺度的结构缺陷（包括中间相、位错、孔洞和裂纹）、温度、成分等因素对Fe-Cr合金中He原子扩散、偏聚行为的影响规律,从原子尺度层面深入揭示了 He泡的平衡演化、偏聚过程及其对基体塑性变形机制的影响。主要结论如下:（1）以置入弗兰克尔对点缺陷的方式构建了 Fe-14Cr合金电子辐照模型,深入研究了点缺陷的扩散与弛豫演化行为。研究表明,在存在电子辐照缺陷的Fe-14Cr合金中,Fe及其置换元素（如Cr）原子发生短程扩散,辐照点缺陷演化行为仅促进基体中空位团簇和位错环的生成,不会产生置换元素有序富集进而出现中间相（富Cr的α’相）现象。辐照点缺陷浓度增加,会导致基体Fe和Cr原子扩散加剧,诱发产生空位团簇和位错环。随着温度的升高,辐照点缺陷复合概率增加直至复合完全,空位团簇和位错环密度降低。当温度为1200 K时,点缺陷在时间为2.6 ns时就能完全复合。Fe-14Cr合金中置换Cr原子会与辐照点缺陷诱发产生的间隙原子形成<1 11>构型的Fe-Cr、Cr-Cr挤列子,阻碍辐照点缺陷之间的复合,增加位错环密度。（2）在Fe-Cr合金基体中构建了不同位错密度与空间构型的刃型位错模型,研究了辐照He泡与位错的交互作用与影响机制,阐明了低温抑制He泡长大,高Cr含量促进He泡形核微观机理。研究表明,He原子的扩散偏聚行为可分为两种机制:低He浓度（<0.1 at.%）下的长程扩散机制和高He浓度（>0.1 at.%）下的短程扩散机制。温度升高、置换Cr组元含量减少会增加辐照He原子的扩散速率和位错可动性。He原子向位错的偏聚效应会显著影响He泡的空间分布,一些离散分布的大尺寸He泡在塑性变形过程能够诱发位错大量增殖,使基体呈现出较高的塑性。这表明可以通过控制位错的分布改善材料的辐照脆性。（3）在Fe-Cr合金基体中引入不同数目密度和尺寸的富Cr的α’相、孔洞和不同氦/空位（He/V）比例的He泡三维辐照体缺陷,通过拉伸测试,根据应力-应变响应的变化,研究了三维体缺陷对基体塑性变形机制的影响规律,揭示了富Cr的α’相、孔洞和He泡加速基体断裂进程的原子尺度机制。研究表明,含与不含富Cr的α’相模型的塑性变形过程均包括弹性变形、面心立方（fcc）相变、密排六方（hcp）层错和断裂四个阶段;含孔洞模型的塑性变形过程仅包括弹性变形、fcc相变和断裂三个阶段。孔洞和富Cr的α’相数目密度增加会抑制hcp层错转变。富Cr的α’相尺寸增大会诱发fcc相变、加速hcp层错转变。当He泡中He/V 比例不同时,含He泡模型断裂机制不同:当He/V 比例从0.5升高到5时,断裂机制由fcc相变机制转变为位错强化机制。（4）澄清了不同取向裂纹扩展行为、辐照He原子和置换Cr原子对裂纹扩展行为的影响规律。研究表明,（0 0 1）[0 1 0]裂纹扩展机制为弹性变形-相变-裂纹尖端沿相变区解理断裂;（1 2 1）[1 1 1]裂纹扩展机制为弹性变形-孪晶扩展-孪晶尖端应力集中诱发多空洞合并断裂。He浓度和Cr含量对裂纹扩展行为产生截然相反的影响。He浓度对（00 1）[0 10]和（1 2 1）[11 1]裂纹扩展行为影响包括两个方面:低He浓度（<0.9 at.%）下,两类裂纹扩展机制不改变,He添加仅仅减缓相变或者孪晶转变速率;高He浓度（>0.9 at.%）下,两类裂纹扩展机制改变,该浓度下两类裂纹扩展机制相同,均为He团簇受力演化成空洞,多空洞合并断裂。Cr原子对两类裂纹扩展行为的影响与Cr含量多少无关,Cr原子能够增加相变转变比率和加快孪晶转变速率,延迟（0 01）[010]裂纹断裂发生,诱发（1 21）[11 1]裂纹断裂提前发生。