钨具有高熔点、高溅射阈值、高热导率和低氢同位素滞留等优点被认为是未来聚变堆中理想的第一壁材料。然而,钨本身也存在一些缺陷,例如机械加工性差、韧脆转变温度较高、低温脆性、辐照硬化和脆化等。这些缺陷将限制钨在未来聚变堆中的应用。近些年研究发现,向钨基体中添加少量的热稳定的碳化物（Ti C,ZrC和TaC）、氧化物（La2O3、Y2O3、ZrO3和Lu2O3）,以及合金化元素（Ti、Ta、Zr和Re）可以细化晶粒、提高W的高温强度、提高再结晶温度和抗蠕变性等。尤其是ZrC弥散强化形成的W基合金材料具有较高的抗蠕变性能、高韧性、低韧脆转变温度、良好的热稳定性和抗热冲击性能等,被认为是未来可以替代钨作为第一壁理想的候选材料。另外,研究发现向W基体中添加La2O3颗粒能够显著提高W的机械性能,再结晶温度和韧性等。向W基体中添加Re元素能够显著地提高W的再结晶性、低温延展性和改善抗蠕变强度等。此外,D-T聚变反应发生时将产生14.1 MeV的高能中子,中子与W第一壁材料相互作用将导致W发生嬗变,产生嬗变元素,例如铼（Re）、锇（Os）和钽（Ta）。随着辐照时间的延长,嬗变元素Re在钨第一壁材料中不断积累。作为聚变堆的第一壁材料将不可避免承受14.1 MeV中子和高通量H同位素等离子体的轰击。因此,研究W基合金材料在聚变堆运行环境下的辐照损伤和燃料滞留行为具有非常重要的科学价值和工程意义。基于此,本文以W-ZrC、W-La2O3和W-Re合金材料为研究对象,以纯W为对比材料,详细研究了W及W基合金的微观结构,例如抛光后的表面形貌、物相组成、本征缺陷、晶粒取向等。随后,采用直线等离子体源（LEPS）模拟研究不同参数的聚变边界等离子体辐照下,W及W基合金表面起泡行为和燃料滞留规律。最后,采用重离子辐照模拟中子辐照,研究辐照损伤对W及W基合金表面起泡和氘滞留行为的影响。研究将为聚变第一壁材料的选择、使用寿命、失效形式、燃料滞留预判等提供实验依据,并为EAST、国际热核聚变堆（ITER）、我国聚变工程实验堆（CFETR）以及将来商用堆高参数稳态运行提供必要保障。具体研究内容和结果如下:（1）机械抛光后不同材料表面均呈现光滑特征,Re、ZrC和La2O3颗粒均匀地分布在W基体中。W-Re、WZC和WL10合金均为BCC结构,掺杂ZrC、La2O3和Re并没有改变W的晶体结构。热轧W中存在一些本征缺陷（位错、位错环）,经1773 K退火后形成的再结晶W中含少量的缺陷。WZC合金中含有大量的本征位错和位错网络。W（3Re）合金中存在大量的位错环和纳米尺度的空洞。不同材料的织构和机械性能明显不同。（2）样品表面晶粒内气泡的形成强烈依赖于样品表面晶粒取向,不同材料表面晶粒内气泡均择优出现在（111）取向的晶粒上。高剂量等离子体辐照下气泡发生破裂,气泡边缘形成了裂纹,这是因为气泡边缘溅射产额最大,且气泡边缘的厚度最小。随辐照剂量的增加,气泡的尺寸和密度增加。La2O3颗粒和W晶粒的相界可以作为D的捕获位,D在相界处聚集导致WL10合金表面形成条状隆起结构。W及W基合金中氘滞留总量随辐照剂量的增加呈增加的趋势。当辐照剂量大于7.2×1023 D/m~2时,W和WZC合金中的D滞留总量几乎相同。相同辐照剂量下,D在WL10合金中的滞留总量低于W中的滞留总量。W-Re合金中Re的含量对D滞留量的影响较小。与热轧W相比,再结晶W具有较好的抗起泡性能和低燃料滞留特性;WZC、WL10和W-Re合金表面晶粒具有（111）择优取向,导致表面抗起泡性能较差。（3）3 MeV Fe11+离子辐照可以有效抑制热轧W和再结晶W表面晶粒内气泡的形成。此外,Fe11+离子辐照有助于促进氘向材料内部扩散,导致热轧W表面形成尺寸较大的晶粒间气泡。当辐照损伤程度大于0.3 dpa时,热轧W表面晶粒间气泡尺寸基本保持不变。5 MeV Au3+离子辐照使W、WZC、WL10和W（5Re）合金表面气泡密度明显降低。当辐照损伤程度大于1.6 dpa时,WL10合金表面没有出现气泡。当辐照损伤程度为7.1 dpa时,WZC合金表面依然存在大量气泡。当辐照损伤程度大于0.8 dpa时,W（5Re）合金表面气泡的密度基本保持不变。重离子辐照在损伤区域内产生了大量的空位和间隙缺陷,这些辐照损伤缺陷将阻碍气泡的形核,导致辐照损伤材料表面气泡密度降低。此外,重离子辐照诱发的低能和高能缺陷将作为氘的捕获位稀释材料表层氘浓度,导致材料表面气泡密度降低。（4）Fe11+和Au3+离子辐照样品的TDS曲线中存在一个额外的高温峰（800K）,该脱附峰归因于捕获在重离子辐照诱发的纳米尺度空洞处的D。5 MeV Au3+离子辐照产生的位错环和空洞导致W、WZC、WL10和W（5Re）合金近表层中的D浓度明显增加。当Fe11+离子辐照损伤程度达到0.3 dpa时,热轧W和再结晶W中的D滞留总量趋于饱和。相同辐照损伤程度下,再结晶W中的D滞留总量比热轧W中的D滞留总量低。当Au3+离子辐照损伤程度大于0.4 dpa时,D在W、WZC和WL10合金中的滞留总量趋于饱和。对于W（5Re）合金,当Au3+离子辐照损伤程度大于1.7 dpa时,D滞留总量趋于饱和。与热轧W相比,W基合金含有大量的晶界、相界、溶质原子以及预先存在的缺陷（位错、位错环和空洞等）等,这些本征缺陷可以作为辐照产生缺陷的吸收阱,吸收和湮灭辐照产生的缺陷,导致较低的缺陷产生率。最终导致D滞留总量在辐照损伤WZC、WL10和W（5Re）合金中的增量小于D在W中的增量。