针对放射性元素钚的α衰变引起的氦损伤问题，选择模拟材料铝进行了He的离子注入和其中氦行为的理论和实验研究，同时，也研究了氚工艺及聚变堆技术结构材料不锈钢中氚衰变~3He的扩散行为，从而对两种金属中He的行为有了较深入的认识。 在不锈钢氚衰变~3He的扩散行为研究中，建立了氚和~3He浓度分布的解析解和数值计算方法，以评估充氚不锈钢球形容器壁中氚衰变~3He的宏观浓度分布，同时还用数值计算方法以求解氚和~3He的多步扩散行为；对样品表面逐层蚀刻、同时收集释放的~3He进行分析，分别实测了经室温条件下在6.13MPa高压氚中贮存4年和6年、空气中存放3年和1年的两种21-6-9不锈钢球壳样品内壁中~3He浓度分布；结果表明：由于He在金属中的不可容性，He原子偏聚于不锈钢表面以及内部的局部区域，在整体趋势上，~3He分布与计算结果相一致，根据理论计算，两种21-6-9不锈钢球壳样品内壁中~3He到达的深度分别为350μm及500μm。 在金属铝中氦行为的理论研究中，基于密度泛函理论、广义梯度近似、赝势平面波方法，计算了单个He原子在金属铝中的各种能量数据，包括各种He原子-缺陷的形成能、迁移能、束缚能以及离解能数据。计算结果表明，晶内He原子择优占位区是空位，而在整个晶体范围，最有利于容纳He原子的区域是晶界，位错容纳He原子的能力次于晶界和空位；在fcc-铝的间隙位中，He原子优先充填四面体间隙位；晶内间隙He原子是可动的，通过间隙He原子的运动，可在晶内聚集，或被空位、晶界、位错等缺陷束缚。 在金属铝中氦行为的实验研究中，首先用离子注入技术在单晶、多晶以及择优取向的铝样品中引入不同能量、剂量和浓度分布的He原子，能量范围从50eV～4.87MeV，TRIM模拟的He浓度峰值的深度范围为16(?)～20.7μm，注入层的宽度为10(?)～1μm。其次，开展了氦行为的各项实验研究：增强质子背散射分析的结果表明，铝样品在注He的室温存放期间，He将发生扩散逃逸，120天后，大部分He原子逸出样品，其中由于缺乏晶界固He的作用，单晶铝中He的逃逸量更多；表面XRD分析的结果表明，铝样品注入He后，注入层将产生较小的畸变量，且畸变量与样品种类，He的注入和随后存放条件等因素有关，在同样注入和存放条件下，低指数、单晶铝的畸变量最大；表面慢正电子湮没谱的测量结果表明，S参数证实了注入层中He-空位缺陷的存在信息，经450℃以后高温的退火后，He-空位缺陷通过热扩散发生彼此问的融合而长大，使缺陷峰降低，而当退火温度低于350℃时，长大现象并不明显，同时进一步观察到He随存放时间向外逃逸的现象；表面纳米硬度测试的结果表明，He注入铝后，将引起铝的纳米硬度和弹性模量值的显著降低，使材料的强度下降，力学性能退化，且变坏的程度与He浓度和深度分布相对应；He的热解吸实验结果表明，50eV注He多晶铝只在80℃附近出现单一的低温解吸峰，且总的He量较少，60keV注He单晶铝和多晶铝的主要释放峰在4O0oC以后，通过求60keV注He单晶铝四个释放峰的激活能可知，He的热解吸过程对应于单个He原子从不同尺寸的空位团束缚态中的解离，但其过程比较复杂;表面形貌的SEM观察结果表明，铝样品注入He后，表面形貌会发生明显的改变:出现了溅射蚀坑、孔洞、鼓泡甚至表面层的剥落等现象，这些形貌与He+注入时的剂量、温度和能量等诸因素有关，其产生的机制与He+的溅射效应、内部氦泡的畸变并由此所产生的裂纹扩展机制相联系;注入层TEM的观察结果表明，内部氦泡的形态和分布与注入样品中的He浓度和注入时的温度，以及后期存放的时间和温度等因素有关，即使是室温、50eV的亚阂注入，高浓度的He注入层也会在内部发展成泡格子，而浓度和温度较低时，氦泡的长大不明显，当温度很高时，可以观察到不同尺寸的氦泡，较大的泡分布于缺陷处，并首次利用TEM电子束的热效应，在线观察了较大氦泡的长大过程，其主要以氦泡边界扩张的合并方式长大，而氦泡的直接迁移过程并不明显。