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聚变反应堆的原料氘和氚原子半径很小,易渗透通过聚变堆的包层结构材料,不仅会造成燃料的损失,还会直接影响到聚变反应堆的安全性和稳定性。评价结构材料的氢同位素渗透性能,研究结构材料中氢的渗透行为,对结构材料的研究和开发具有重要的科学意义和实用价值。低活化铁素体/马氏体（RAFM）钢和氧化物弥散强化（ODS）钢是聚变堆的主要候选结构材料。本文采用电化学氢渗透技术,分别对RAFM钢之一的超洁净低活化马氏体（SCRAM）钢和添加N元素的ODS钢中的氢渗透行为进行了研究,同时对氢在不同晶相的TiN和VN表面的吸附过程进行了基于第一性原理的计算。最后针对电化学氢渗透测试温度范围窄的问题,对可用于替代传统水溶液的有机电解质溶液进行了初步的探索。研究了合金化元素Ti和N、不同热处理工艺以及氢渗透温度对SCRAM钢氢渗透行为的影响。微观结构表征表明,SCRAM钢的微观结构为分布有细小析出物的马氏体板条组织,分布在马氏体板条边界处的颗粒大部分为M23C6相,而分布在马氏体板条内以及部分边界处的更为细小的颗粒为MX相。对不同Ti、N含量的SCRAM钢的氢渗透结果表明Ti和N可以降低SCRAM钢的氢扩散系数。采用不同热处理工艺处理SCRAM钢,发现中间保温的热处理工艺可以细化M23C6相,增加MX相的体积分数,但是会造成马氏体板条的粗化;两次淬火-回火热处理工艺不仅可以细化马氏体板条和M23C6相,还会增加MX相的体积分数,从而降低氢的扩散系数。对SCRAM-9两种不同热处理样品在不同温度下的氢渗透测试结果显示,温度升高会促进氢原子的扩散,增加氢的扩散系数,SCRAM-9的氢扩散系数与温度满足Arrhenius方程。采用机械合金化（MA）和放电等离子体烧结（SPS）方法制备了添加N元素的ODS钢,研究了不同N含量及N源等对ODS钢中氢渗透行为的影响。首先比较了采用CrN作为N源的不同N含量ODS钢中的氢扩散系数,结果显示随着N含量的提高,ODS钢的氢扩散系数降低,1 wt%N含量的ODS钢的氢扩散系数为没有添加N元素的ODS钢的1/6。接着采用不同N源制备了含有1 wt%N含量的ODS钢,发现采用TiN作为N源制备的ODS钢具有更低的氢扩散系数。进一步研究了不同TiN含量下ODS钢的氢渗透,结果表明TiN能显著降低ODS钢的氢扩散系数,并且ODS钢的氢扩散系数随着TiN含量的增加而降低。通过Material Studio对H原子在TiN和VN不同晶面取向表面的吸附情况进行了基于第一性原理的计算,其中（220）和（200）面都只有一种终止方式,（111）面有两种终止方式,分别为Ti（V）原子在最表层和N原子在最表层。计算结果显示,氢在TiN以及VN不同表面的吸附能均为负值,在相同吸附情况下,对于晶相含量较高的（200）、（111）面,TiN对H原子的吸附能大于VN表面,晶相含量最低的（220）面的吸附能小于VN表面。表明吸附过程为自发过程,并且TiN对氢原子的吸附作用可能强于VN,因此基体中的TiN颗粒相比VN可能能更有效地阻碍氢的扩散。对电化学氢渗透采用有机电解质溶液进行了初步的探索。甘油+磷酸二氢钠+少量磷酸体系有望用于较高温度下的测试,但由于导电性小于水溶液体系,该体系下测得的氢扩散系数较小。[甘油+水（甘油含量66.7%）]+磷酸二氢钠+少量磷酸体系有望用于较低温度下的电化学氢渗透测试,该体系测得的氢扩散系数略小于水溶液体系下,差距不大。