核反应堆材料承受高温、高压、高能粒子辐照,服役环境特别恶劣,核反应堆材料的组织稳定性和力学性能稳定性成为核能高效安全利用的关键。核反应堆材料在高能粒子的撞击下离位级联,产生大量的点缺陷,例如空位、间隙原子等,这些点缺陷扩散复合、团簇聚集,加之与晶体固有的缺陷阱（晶界、沉淀、位错等缺陷）交互作用,逐渐演化形成空洞、氦泡等辐照环境下特有的辐照损伤组织,导致辐照硬化、肿胀、脆性,因而,对辐照损伤组织的深入理解有助于高抗辐照性能材料设计。本文采用介观尺度的相场方法模拟辐照损伤组织演化,构建了耦合速率理论的空洞微结构和氦泡微结构的相场模型,在相场模型中耦合晶界、各向异性、弹性应力要素,用于研究空洞和氦泡的组织演化特征。论文取得的主要结果如下。建立了保守场和非保守场耦合的空洞模型,并基于FCC密堆结构特征在模型中引入界面能各向异性,获得与实验结果一致的各向异性特征,即四边形和六边形空洞演化。获得了最小界面能面指数、各向异性强度因子和晶粒取向夹角与空洞演化的关系。当最小界面能面指数发生变化时会导致空洞的形貌发生明显改变出现四边形和六边形不同形貌的空洞。各向异性强度影响着空洞选择性生长的趋势强弱,当各向异性强度增加时,空洞向多边形形貌转化的趋势就愈加明显,并且在一定范围内各向异性强度因子和空洞的增长速率表现为正相关的关系。空洞的空间位置偏转与晶粒取向夹角保持着一致,当晶粒取向夹角发生偏转时,空洞会跟随偏转相同的角度。具有界面能各向异性的空洞截面积分数和平均半径明显大于各向同性空洞,六边形空洞的截面积分数是最大的,圆形空洞的截面积分数最小,四边形形貌空洞的平均半径大于六边形形貌空洞的平均半径。采用Cahn-Hilliard模型耦合缺陷反应速率理论,并结合Allen-Cahn方程演化的晶界模型,研究空位与晶界的交互作用对空洞组织演化的影响。晶界吸收晶内空位和间隙,使得空位和间隙原子不断在晶界处湮灭、沿晶界两侧贫化。晶界对空位的现象导致空洞浓度在晶界附近贫化,在贫化区向晶内方向簇聚,从而形成沿晶界的“空洞剥蚀区”和“空洞峰值区”。从晶界向晶内距离增加,空位浓度分布受晶界影响变小,从而离晶界越远,空洞形核越迟并且形核率低。构建了 FeNi、FeNiCr合金的氦泡与空洞协同演化相场模型,用于应力作用下的氦泡和空洞组织协同演化。二元FeNi合金氦泡形核长大较快,Cr元素的添加有效地延缓了氦泡的形核和生长,使得材料的抗辐照性能提升。辐照后辐照加速促进了氦泡的成核和生长,氦泡与弹性交互作用也会加速氦泡的形核粗化,外加应力会导致局域应力集中在边缘处持续累积,导致空位和氦原子取向扩散,以降低局域弹性应变能,因而,空洞和氦泡沿应力方向延伸从球形逐渐转变为椭球形。当存在位错应力场时,空位和氦原子会优先在位错偶极子附近簇聚,以位错应力场为中心围绕着此区域陆续形核,后期形成大小一致,沿位错偶极子周围环形调制分布的氦泡。