钒合金(V-Cr-Ti系列)以其优异的低活化性,良好的高温力学性能以及抗中子辐照性能成为目前重要的聚变堆候选材料之一,相比于铁素体/马氏体钢以及SiC/SiC复合材料等其它候选材料有关钒合金(V-Cr-Ti)的辐照损伤研究较为缺乏。低于0.33Tm的温区(Tm为材料熔点的绝对温度)中子辐照的钒合金(V-Cr-Ti)会出现辐照硬化和脆化,严重影响其堆内服役寿命。本项研究利用载能离子束模拟聚变堆高能中子引起He的产生和离位损伤的辐照条件,采用V-4Cr-4Ti和V-5Cr-5Ti两种综合性能较好的钒合金样品进行He离子和重离子辐照实验,采用纯钒(99.8%)作为参照材料。为了在材料样品中产生辐照损伤的坪区,对于He离子辐照实验由加速器依次提供多能He离子;对于高能重离子辐照实验,利用终端的梯度减能装置将单能的重离子进行能量离散。利用纳米压痕技术测试材料的辐照硬化效应。实验结果表明:样品纳米硬度的深度递减现象可以用Nix-Gao模型很好描述,高能重离子辐照的样品中软基体效应可以有效避免;在He离子注入浓度/离位损伤大于4200appm/0.2dpa时材料样品出现硬化饱和现象;相同位移损伤水平下,He离子引起材料的辐照硬化程度显著高于重离子辐照情形,该现象可归于He与空位的结合导致的缺陷集团的加速形成;相同的离位损伤水平下V-5Cr-5Ti样品的辐照硬化程度略小于V-4Cr-4Ti样品。关于样品温度对于辐照硬化的影响研究,观察到纯钒对于样品温度较为敏感。论文利用描述缺陷演化的速率方程进行计算研究,探讨了He泡、位错环随辐照剂量、温度的演化行为,对照实验结果讨论了材料辐照硬化的机理。