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材料是制约核能技术发展的瓶颈因素之一。未来先进核能装置材料长期处于高温、应力、强辐照、介质腐蚀等严酷环境下，材料性能恶化将严重威胁核能装置的运行安全，因此快速评估材料的使役行为成为备受国际核能界和材料科学家关注的前沿研究课题。与中子辐照相比，载能重离子辐照损伤截面大，在实验上可在较短的时间内达到材料在整个服役年限内的辐照损伤水平，是一种非常优异的对候选结构材料进行快速的筛选和评价的研究手段。 低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢是一种可能用于未来先进核能源装置的重要候选结构材料。本论文工作以中国低活化铁素体/马氏体(CLAM)钢和T91钢为研究对象，利用高能重离子辐照技术，针对这两种钢在高温和应力等条件下抗辐照性能展开了系统的研究。 一、基于兰州重离子研究装置（HIRFL）可提供的离子束流条件，设计制作了国内第一套高温应力材料载能离子辐照装置。其主要指标为:工作温区—室温至1200℃:样品拉/压力范围0-100千克力。整个装置采用计算机远程自动控制的工作模式，操作简便快捷安全。 二、利用HIRFL提供的792MeVAr和196MeVKr离子，分别在500℃施加拉力167MPa和常温、300℃、450℃和550℃下辐照了CLAM钢和T91钢样品;利用320KV高压实验综合平台提供的4MeVKr、5MeVXe、6MeVBi离子分别在常温、300℃、500℃和550℃下辐照了CLAM钢样品。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪、万能材料试验机、振动样品磁强计(VSM)及高低温多功能内耗仪分别对辐照后的样品进行了微观结构、纳米硬度、磁学性能、拉伸性能和内耗等分析，系统研究MeV-GeV能量的载能重离子在低活化铁素体/马氏体钢中的辐照损伤以及由辐照损伤导致的宏观力学性能、磁学性能以及微观结构的变化。 三、研究结果表明，辐照产生的空洞一般位于晶界、位错线和回火析出相界面等优先俘获中心处，空洞形状一般为多面体型，各面位于低指数晶面上，而其形状与辐照剂量、辐照温度等实验参数密切相关。当辐照剂量9dpa增加到18dpa时，材料的肿胀率从2.74％增大到4.29％。通过对不同深度的微观结构分析发现，随着辐照剂量由0.36dpa增大到18dpa和气体原子浓度变化，较小尺寸的空洞数密度明显减少，较大尺寸的空洞数目所占比例显著增大，辐照肿胀率由～0.06％增大到～4.29％。空洞通过均匀成核（稳定的气体原子团）和非均匀成核（各类俘获中心以及各种界面）两种途径进行聚集生长。在非均匀成核过程中，回火析出相(M23C6、MC)界面作为优先俘获中心，通过不断地吸收、捕获辐照产生的空位和气体原子，促进空洞在界面处持续生长。在Kr辐照实验中，CLAM和T91钢的最大肿胀率出现在室温时，分别为6.65％和5.23％，CLAM和T91钢在辐照温度450℃附近时出现空洞双模式生长的尺寸分布。通过对比两种马氏体钢(CLAM、T91)辐照肿胀率发现，T91较CLAM钢表现出较好的抗辐照肿胀性能。纳米硬度结果分析表明，纳米硬度随辐照剂量、辐照温度的增加而增加;在相同温度下，随剂量的变化大约呈一定的线性关系;随着辐照温度的升高，纳米硬度随辐照剂量增大的线性关系斜率越大，最大纳米硬度值出现在5MeVXe离子辐照CLAM钢，辐照温度500℃，峰值损伤水平40dpa时，纳米硬度值达到～15GPa;辐照生成的各类缺陷对位错线滑移的阻滞是造成纳米硬度增大的主要原因。内耗测试结果分析表明，辐照后样品内耗值的增大主要由辐照产生的各种点缺陷弛豫、位错弛豫和晶界弛豫等因素造成的。VSM结果表明，在存在铁磁相和反铁磁相混合的Fe-Cr系统中，离子辐照增加了对铁磁相的钉扎，从而影响样品的饱和磁化强度，矫顽力和剩磁比。最后，对不同温区下空洞的形核包括位错密度、回火析出相界面等对空洞肿胀的影响进行了讨论。