α-Fe以其优异的抗辐照肿胀和抗腐蚀性能被认为是聚变堆第一壁结构材料最具吸引力的候选之一。作为反应堆器壁材料,核聚变反应中产生的嬗变产物氦进入材料内部,与材料中的晶界、空洞等缺陷相互作用导致材料微观结构发生变化,引起辐照硬化、韧脆转变温度升高和体积膨胀等问题,直接影响聚变堆运行的可靠性,给核反应堆的安全性提出了严峻的挑战。本课题借助分子动力学方法对α-Fe不同倾侧晶界在不同温度、空洞位置、He原子分布浓度等条件下进行模拟分析,研究α-Fe不同倾侧晶界的力学行为,分析纳米空洞、He原子等缺陷对晶界力学行为产生的影响。首先分析了α-Fe不同倾侧晶界的力学性能,发现晶界的断裂应力、断裂应变和弹性模量与取向角度有关;随温度升高,晶界的断裂应变和弹性模量逐渐降低。其次模拟了含缺陷时晶界的拉伸加载过程,分析He原子缺陷对晶界力学行为的影响,对比不同He原子分布浓度、温度、空洞位置条件下原子演变过程。结果发现:He团簇随应变增加挤出附近晶格上的Fe原子形成氦-空位团,并相互扩散连接形成微裂纹导致晶界断裂;随He原子分布浓度增加其晶界断裂由塑性断裂转变为脆性断裂;空洞位置对晶界中He原子演变过程有很大影响。最后分析α-Fe含空洞缺陷的∑5{310}<100>晶界模型在拉伸加载过程中位错的萌生增殖机理,结果表明:空洞远离晶界时,空洞周围沿密排面向4个方向发射1/2<111>位错环;空洞位于晶界附近时,空洞远离晶界一侧发射1/2<111>位错环,而空洞靠近晶界一侧位错环的发射受到晶界抑制。