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核电具有低污染、效益高的特点，在缓解能源危机的同时可以降低碳的排放，是当今世界上大规模可持续供应的主要能源之一。核反应堆压力容器（RPV）是压水堆核电站中不可更换的大型关键部件，由Mn-Ni-Mo低合金铁素体钢（A508--III钢）制成，在服役工况下，经过长期中子辐照后会引起韧脆转变温度升高，这是影响RPV安全运行的关键因素，也是核电站寿命的决定性因素。RPV钢的辐照脆化效应主要是由于中子辐照损伤产生晶体缺陷，并诱发高数量密度纳米富Cu相的析出所造成的。如果用中子辐照试验来研究RPV钢中纳米富Cu相的析出费用太高，实验操作也很不方便，而采用低温热时效的办法也可以使过饱和固溶的Cu以纳米富Cu相形式析出，但是时效时间过长。为了加速纳米富Cu相的析出，本工作以提高了Cu含量的RPV模拟钢为研究对象，模拟钢经过880℃水淬和660℃调质处理后，在370℃长期时效不同时间，然后采用透射电镜（TEM），高分辨透射电镜（HRTEM）、能谱（EDS），原子探针层析技术（APT）和冲击试验等方法研究了时效后RPV模拟钢的显微组织，纳米富Cu相的析出过程以及晶体结构演化特点，界面上合金元素及杂质元素的偏聚特征以及纳米富Cu相的析出对韧脆转变温度的影响等，得出了以下主要结论：（1）首次观察到纳米富Cu相在析出成核过程中Cu原子沿着α-Fe基体的{110}晶面以2层或3层为周期发生偏聚，并导致晶格畸变的各向异性，而后，富Cu区会在bcc结构的{110}晶面上发生切变形成了ABC/BCA/CAB/ABC排列的多孪晶9R结构。首次观察到同一个富Cu相中bcc，正交9R和单斜9R结构并存的现象，说明了这种结构演化过程的复杂性。最后富Cu相由9R结构转变为fcc或者fct结构。（2）研究了RPV模拟钢中不同的溶质或杂质原子在晶界处的偏聚特征。确定了它们偏聚倾向由强到弱依次为C>P>Mo>Si>Mn>Ni，Cu在晶界处会出现贫化现象，C在晶界上偏聚的宽度最宽。证实了C和P在晶界偏聚存在竞争现象，观察到Si的偏聚与晶界的特性有关。（3）观察到溶质或杂质原子在相界面处的偏聚特性与在晶界处的不同，Ni，Si和P元素会偏聚在α-Fe和渗碳体的相界面上， Mn，Mo和S原子会富集在渗碳体中，Cu被排除在渗碳体之外，且不会在相界面上偏聚。而在富Cu相与α-Fe的相界面处，Ni和Mn有明显的偏聚，C，P，Mo，Si倾向偏聚在相界面的α-Fe一侧，且偏聚的程度比晶界处的低。（4）通过热时效模拟的办法证实了纳米富Cu相的析出确实会导致材料的韧脆转变温度（DBTT）升高，样品在370℃经过13200h时效后，析出纳米富Cu相的数量密度达到7.1×1022m-3，这时DBTT从-100℃上升到-45℃，提高了55℃，但热时效得到的纳米富Cu相的数量密度比中子辐照引起的低，并且材料的基体也没有受到中子辐照损伤，因而DBTT上升的幅度并不像中子辐照引起的那样高。（5）用4%-硝酸酒精溶液作腐蚀液可以将小至3nm的富Cu相从α-Fe中萃取出来。在不同时效时间的样品中，观察到了不同尺寸、Cu含量有一定差别的bcc，9R或fcc结构的纳米富Cu相，它们在长大过程中的晶体结构转变与尺寸大小以及Cu含量之间没有严格的依赖关系。纳米富Cu相中都不同程度的含有Fe，Ni和Mn，但是这些纳米富Cu相仍为单相固溶体，而不像块体合金中那样是多相组织。