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氚作为一种重要的战略资源,在中子发生器和聚变能开发等方面得到了广泛应用。氚储存是氚应用的重要环节,为了改善低平台压储氚薄膜材料的使用和贮存寿命,本研究从结构、薄膜制备、吸氘和固氦行为等方面对TiZrNi准晶薄膜材料开展了相应基础研究。研究内容涉及四个部分：(1)TiZrNi准晶类似相原子占位结构理论分析。通过晶格反演方法构建了TiZrNi体系原子间相互作用势,结合分子动力学计算,分析了准晶类似相争议位点原子占位能量的特点,提出了TiZrNi准晶类似相原子占位结构的两种理论模型；(2)TiZrNi准晶薄膜制备及状态表征。采用直流磁控溅射镀膜方法,在Si基体上成功制备出了致密性和膜基结合良好的TiZrNi准晶薄膜,分析了影响TiZrNi薄膜准晶相形成的两个主要因素；(3)TiZrNi准晶薄膜吸氘动力学行为。通过吸放氘性能测试系统,对TiZrNi-(Pd)非晶、准晶和晶态三种晶型薄膜吸氘动力学行为进行了研究。比较了Pd膜未覆盖和覆盖情况下,TiZrNi准晶薄膜吸氘反应速率和吸氘量的差异。提出了两种情况下,TiZrNi准晶薄膜吸氘动力学反应机制；(4)TiZrNi准晶类似相氦行为理论分析。研究了TiZrNi准晶类似相四面体间隙位,He原子的择优占位能量及占位机制,对He原子聚集形核和He泡合并生长过程及过程影响因素进行了探讨。通过以上研究,对TiZrNi准晶结构、薄膜制备、吸氘和固氦行为有了比较全面的认识,得到以下结论：(1)TiZrNi薄膜准晶相形成主要受成分和基底温度的影响。合金靶名义成分为Ti34Zr49Ni17时,在不同基底温度下获得了非晶、准晶和fcc-(Ti, Zr)2Ni纳米多晶薄膜。制备获得的不同晶型TiZrNi准晶薄膜具有良好的致密性和基体粘附性。薄膜浅表层为C、TiO2和Zr02,次表层为TiO2、ZrO2与金属Ti、Zr、Ni混合层,膜层主体则为Ti、Zr、Ni金属层。同晶型TiZrNi薄膜中,Zr的氧化程度比Ti强,不同晶型薄膜中,Ti、Zr氧化物厚度依次为非晶>准晶>晶态。(2)Pd膜未覆盖时,不同晶型TiZrNi薄膜的吸氘行为基本相似,吸氘反应速率和吸氘量均比较低。受表面氧化层影响,吸氘后,薄膜中氘原子基本滞留在表层,以固溶吸氘为主；Pd膜覆盖时,不同晶型TiZrNi薄膜吸氘行为差别较大。与未覆盖Pd膜相比,非晶和准晶TiZrNi薄膜吸氘反应速率和吸氘量都得到了大幅提高,晶态薄膜吸氘反应速率和吸氘量则维持在未覆盖Pd膜时水平。吸氘后,氘原子向薄膜深层进行了迁移扩散,非晶和准晶TiZrNi薄膜呈现固溶和氢化物吸氘两种氘化反应速率特征。(3)从能量角度来看,W-TiZrNi准晶类似相中,Zr原子能在较大程度上降低体系能量,能起到稳定结构的作用,W-TiZrNi准晶类似相结构稳定性主要归因于Zr原子在低频部分对声子总态密度的贡献；He原子在W-TiZrNi准晶类似相四面体间隙位的占据存在能量择优选择,不同四面体间隙位固He能力存在差异。He原子占位能量和固存能力差异主要与最近邻及次近邻四面体间隙位金属原子种类和数目有关,Zr、Ni原子能在一定程度降低He原子占位能量,增加He原子在该位置的占据几率。固氦能力最强和最弱最近邻四面体间隙位类型分别为Zr4和Ti3Ni;W-TiZrNi准晶类似相中,He原子通过不断吸收周围金属离位产生的空位和其它He原子聚集形核,温度升高能加速He原子聚集形核进程；He泡合并生长则是通过泡间He原子的互扩散实现的,He泡合并生长过程主要受温度和He泡中心间距影响。