核反应堆中的结构材料一直受到的大通量中子辐照,从而引起构件尺寸、形状和屈服强度等的变化,可能导致事故和限制了反应堆的寿命。因此,了解辐照缺陷的形成与演化具有十分重要的意义,并且晶界缺陷(GBs)早已被认为能够影响金属中辐射损伤的演变。但是晶界与辐照产生的缺陷原子的作用机制并没有得到统一和清楚的认识,为此本文运用分子动力学方法对体心立方(bcc)Fe-1OCr晶界和密排六方(hcp)Zr晶界进行了大量级联碰撞模拟研究。本文研究了 PKA(Primary Knock-on Atom)距晶界不同距离产生的铁铬合金的微观结构变化及团簇缺陷形成的结构特征。发现PKA原子位于晶界处时,会在晶界处产生一个较大的间隙和空位缺陷团簇(大小从11到409)和许多小团簇(个数从5到50),且团簇大小和数目对于PKA能量依赖很大,而对于温度依赖性较弱。PKA粒子处于晶界区域外时,有时也有可能同时在晶界区和晶界外形成较大的缺陷团。发现PKA原子距晶界1 nm和2nm甚至3nm和4nm时,晶界都会有效的吸收间隙原子。晶界处产生的Cr间隙原子比例远少于晶界外Cr间隙原子比例。团簇结构分析时发现晶界体系和铁铬单晶体系都会形成大量的<110>和<111>方向的铁-空位-铬、铁-空位-铁自间隙哑铃状结构,Cr间隙原子在级联稳定阶段更趋向于分布在晶界的外部区域并大量形成铁-空位-铬自间隙哑铃状结构。此外也研究了不同能量的PKA原子距α锆晶界不同距离所产生的辐照微观缺陷及团簇的结构变化,以及空位与间隙形成能、原子离位阈能随晶界距离的变化特征。结果发现在晶界附近的空位形成能、间隙形成能及原子离位阈能随离开晶界的距离减小而减小,它们在晶界的数值明显小于完整晶体内的相应能量,晶界对间隙形成能的影响在距离和大小上比对空位形成能影响更大,而对离位阈能的影响的大小依赖于PKA原子的入射方向。离位峰与晶界的重合程度随着PKA原子距晶界平面距离先增大后减小,且受PKA能量影响明显。PKA能量越小离位峰与晶界区域形成的最大重合度越大,且最大重合度对应的PKA原子位置越接近于晶界中心面。PKA原子位置小于临界距离晶界外空位数目要大于晶界外间隙数目,而大于临界位置时晶界外间隙数目要大于晶界外空位数目。由此说明PKA原子在临界位置以内,晶界对于空位吸收的数量较多,反之,PKA原子在临界位置以外,晶界对于间隙吸收的数量较多。离位峰与晶界的重合度较低时在晶界外出现的缺陷数目就较大,反之晶界外出现的缺陷数目就较小。最后发现级联碰撞产生的缺陷构型与离位峰与晶界的重合度密切相关。