磁约束等离子体聚变装置中,面向等离子体材料与边缘等离子体刮削层接触,受到强流粒子轰击。面临强辐照环境,传统晶体材料易出现开裂、脱落等行为。金属玻璃具有独特的长程无序结构且包含大量的自由体积有利于容纳入射离子,被认为可能具有更好的耐辐照性能。其中Fe、Ni基金属玻璃由于具有良好的玻璃形成能力、较高的玻璃转化温度以及较宽的过冷液相区成为应用于辐照环境中的热门候选材料。本文着眼于阐述长程无序结构在辐照环境中为金属玻璃带来的性能优势,以及辐照参数如离子能量、种类等对材料辐照行为的影响。采用He离子辐照Fe、Ni基金属玻璃与金属钨、低活化钢,探讨不同材料结构对耐He离子辐照性能的影响;同时采用低、中、高三种能量的He离子辐照Fe基金属玻璃,分析离子能量对金属玻璃辐照损伤行为的影响;比较H、He离子辐照以及其复合辐照时金属玻璃的损伤,讨论H、He离子产生损伤过程的差异。论文第一章综述了传统晶体耐辐照材料如钨、钼、低活化钢等辐照性能的不足,引出具有长程无序、各向同性结构且包含大量自由体积的金属玻璃可能具有更优越的耐辐照性能。综述了关于不同组分的金属玻璃的辐照行为研究,在此基础上提炼出本文研究方向:金属玻璃与晶体金属相比辐照损伤阂值、机制的差异;比较不同组元金属玻璃的耐辐照性能;离子能量、种类及复合辐照对金属玻璃辐照行为的影响。论文第二章根据第一章的研究思路介绍了完成实验的平台、分析方法和使用仪器的实验参数,选择的辐照实验靶材料的参数和加工清洗过程,以及辐照实验的详细参数。论文第三章给出了 SRIM程序模拟计算辐照损伤的结果。得到能量为700 eV时,He离子在材料中损失能量由核能损主导转为电子能损主导,这一结果为辐照实验能量参数的选择提供了指导。300 keV的He离子辐照在金属钨中产生的原子移位损伤小于金属玻璃中的,为比较材料抗辐照性能提供了数据支持。同时,计算结果还给出了离子入射材料时的能量耗散过程,其中大部分能量用于带来电子的激发电离和晶格振动,只有一小部分用于形成原子移位,这一结果有助于更全面的理解离子与材料的相互作用过程。同时通过比较H、He离子产生的损伤计算结果,帮助理解两种离子形成辐照损伤机制的差异。论文第四章比较了 300 keV的He离子辐照下,Fe、Ni基金属玻璃和金属钨、低活化钢辐照行为的差别,给出了金属玻璃的微结构随辐照剂量增加的演化过程,描述了其中泡成核与生长机制,得到金属玻璃中自由体积与长程无序结构有助于其容纳更多入射离子与原子移位损伤,其表面损伤阈值明显高于金属钨和低活化钢。同时比较三种金属玻璃的结构辐照响应,发现组分原子具有更大半径差及更负混合焓的金属玻璃具有更好的辐照结构稳定性,为筛选耐辐照金属玻璃提供了参考条件。论文第五章给出了不同能量He离子辐照Fe基金属玻璃的损伤行为,发现低能离子辐照,金属玻璃表面形成波浪状起伏,中高能量离子辐照使金属玻璃表面开裂脱落,提出低能核能损主导机制下表面粘性流以及溅射原子沉积的自组织生长,中高能电子能损主导机制下局部喷流的压力波使表面破裂两种表面演化机制。几百keV到几MeV能量范围的He离子辐照,Fe基金属玻璃中原子有序排列均先形成β-Mn型相。论文第六章观察了 H离子辐照下Ni基金属玻璃与金属钨的损伤行为,与He离子辐照比较,H原子由于更小的溅射产额,在金属玻璃表面诱导的粗糙化程度更小,同时H离子入射到金属玻璃中没有形成泡层。此外比较了 He、H离子复合辐照与单离子辐照Fe基金属玻璃时产生的损伤,描述了 He、H离子复合辐照下金属玻璃的损伤状况,复合辐照时,金属玻璃中的泡密度增加而尺寸减小,泡形成机制转变为移动与捕获。论文第七章对研究课题的进行总结,给出主要结论与创新点,同时分析本文研究工作的不足并对后续工作进行展望。