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针对金属材料中的氦脆问题,选择了Fe、C掺杂铝研究了合金元素对金属中氦脆的抑制效应。本文着重研究了预先掺杂的Fe、C原子对He+辐照铝的表面形貌、微观结构、氦热释放行为的影响及与掺杂剂量的关系,从而对合金元素在金属氦行为中的角色有了较深入的认识。在样品制备中,采用离子注入技术实现铝中Fe、C、He原子的掺杂。离子注入电压分别为49 kV、35 kV、10 kV,剂量范围分别为0.5～4.0、0.5～2.0、4.0×1017ions.cm-2。SRIM模拟显示,Fe/He、C/He注入后,Fe、C原子和He原子在铝中有相似的深度分布。XPS、TOF-SIMS、XRD、TEM分析表明,Fe、C原子成功地注入到铝中,并在距离表面一定深度存在浓度最大值。注入的C原子与基体原子发生相互作用,生成了黄绿色的Al4C3;然而,在铝基体中未能观察到明显的Fe-Al金属间化合物的形成,注入的Fe原子主要以Fe原子团簇形式存在于铝基体中。在纯铝氦行为研究中,SEM分析表明,He+辐照后,纯铝表面出现大小、分布不均匀的鼓泡现象;TEM分析表明,晶界和晶粒内部均形成了大量空洞,且前者部分空洞发生了合并生长;THDS分析显示,纯铝样品中的He释放可归因于HenVm的高温离解,其气体释放存在四个温度区间,并可分别归于小间隙环的解离、位错环的合并、位错环的皱缩及氦泡向样品表面的迁移。此外,氦释放行为与升温速率、温度、晶型等密切相关,不遵循通常的一级化学反应模型,而可能遵循多级化学反应模型或一级和多级的混合反应模型。预先掺入的Fe、C杂质元素在铝的氦行为中扮演重要角色,且影响程度与掺杂剂量有关。SEM分析表明,小剂量(5.0×1016ions.cm-2)掺杂后,能有效抑制鼓泡的长大,并使表面鼓泡均匀分布;但高剂量引入后,将加剧He+的辐照损伤,出现剥落、重复剥落、孔洞甚至脱落现象。TEM结果指出,Fe、C掺杂后,基体中形成了第二相沉淀,增加了氦泡的形核中心,同时使晶格产生畸变,两者共同作用影响了铝中的微观结构演化,从而影响了铝中的氦行为。氦热释放行为研究表明,Fe、C掺杂样品的THDS谱中仍存在四个气体释放区间,并成功分辨出对应于He-X-V（X=Fe、C）复合物的脱附峰。它们在热力学上更稳定,分解温度更高。小剂量C掺杂后,气体释放延迟,但高剂量(≥1.0×1017ions.cm-2)掺杂后又会使低温区气体释放增加,且在700℃以前He就已释放完全。然而,在整个Fe掺杂剂量范围内,气体释放均延迟,但随着掺杂量的增加,低温区逐渐出现微小释放峰。此外,掺杂样品的气体释放特征仍与升温速率有关。升温速率越低,脱附峰越明显,脱附峰个数也越多。总之,适当剂量(＜5.0×1016ions.cm-2)的Fe、C掺杂能显著改善铝的抗He+离子辐照性能,且Fe掺杂效果明显优于C;但过高剂量掺杂后,Fe、C掺杂后对氦损伤行为的抑制性能变差,甚至会加剧He+的辐照损伤。Fe、C掺杂对铝中氦行为影响的差异主要与掺杂原子在基体中的存在状态、He捕陷能力和生成复合物的热稳定性有关。