反应堆压力容器钢RPVS (Reactor pressure vessel steel)中微量元素在高温强照射条件下呈微小颗粒析出是导致其材料脆化的主要原因之一。而微量元素Mn、Ni、Gr、Cu等的掺入主要是为了提高合金钢的延展性、机械强度以及抗辐照性能,如Cu作为微量元素加入合金中,可以改善材料的韧性和可塑性等。所以研究微量元素析出过程及原理机制对于核反应堆安全运行具有重要意义。以较典型的微量元素Cu作为例子,在RPVS中,高强度的辐照产生大量的空位、位错和空位团等微观缺陷,微量元素如Cu原子在与微观缺陷相互作用下迁移聚集形成Cu析出团簇,这些微观结构变化进而影响材料的延展性和宏观机械性能。研究Cu纳米析出与微观缺陷相互作用过程,可以为反应堆压力容器钢初期脆化机制提供科学依据。为排除其他元素对Cu析出的影响,简化模型,实验选用Fe-Cu模型合金作为研究对象。通过扫描电子显微镜HR-SEM (High resolution scanning electron microscope)、X射线衍射XRD (X-ray diffractometer)、透射电子显微镜TEM (Transmission electron microscopy)以及正电子湮没谱学技术PAT (Positron annihilation technique)研究微观缺陷与Cu析出物相互作用过程及机制。通过实验获得以下几个方面结论。对高Cu含量Fe-Cu进行高温热处理,研究合金中微观缺陷与Cu析出物随温度变化过程。通过正电子湮没寿命谱PAL (Positron annihilation lifetime)、多普勒展宽能谱DBS (Doppler broadening spectra)以及SEM等手段,表征微观缺陷回复以及Cu析出物浓度、大小随温度变化过程。由于空冷条件下合金中Cu原子未能全部固溶,实验进一步研究急冷条件下合金中Cu原子的存在状态,阐述空冷以及急冷淬火两种条件下Cu原子的固溶情况。Cu析出物存在情况下,对无缺陷态合金样品以及纯Fe样品进行冷轧形变实验,采用PAL以及DBS研究Cu析出物存在对形变微观缺陷形成的影响。如析出物对空位、位错的迁移以及聚集的影响。进一步通过退火热处理研究Cu析出物与微观缺陷随温度变化过程,Cu析出物的大小以及位置等。对淬火形变后样品进行TEM测试分析,研究微观缺陷演变机制,同时利用高分辨功能以及能谱扫描EDS (Energy dispersive spectroscopy)功能表征Cu析出随温度变化过程。对形变不同温度退货样品进行PAL测量,表征微观缺陷随温度迁移聚集过程；同时测量DBS,可以表征Cu原子团簇随温度变化过程。结合PAL结果可以共同说明不同类型微观缺陷迁移聚集然后消失等过程。质子(H)与铁(Fe)离子辐照Fe-Cu合金样品,通过慢正电子束流技术研究不同深度微观缺陷分布。通过真空热处理,对辐照Fe-Cu合金样品中Cu的析出、缺陷的回复过程、缺陷迁移对Cu析出过程的影响进行分析。实验主要研究不同辐照剂量、不同Cu含量、不同离子辐照类型对合金中微观缺陷与Cu析出过程影响。结合SEM方法,研究热处理后样品表面微观形貌变化。