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聚变能源是解决人类社会能源危机的最终方案,聚变堆复杂的工况环境对于材料提出了严苛的要求。Ti3SiC2 MAX相材料由于其优异的力学性质、抗辐照性能以及良好的热稳定性被认为是潜在的可用于聚变堆第一壁/包层的结构材料。本论文主要是探讨Ti3SiC2 MAX相体材料的辐照损伤机理,研究的重点集中在利用同步辐射X射线衍射结合纳米压痕实验方法分析带电粒子辐照后的Ti3SiC2材料的微观结构以及力学性质的变化。用扫描电镜和透射电镜对Ti3SiC2材料的表面形貌以及内部结构进行分析。实验首先采用700 keV的碳离子辐照Ti3SiC2样品,研究离子辐照在不同剂量、不同温度下对材料微观结构以及力学性质演化的影响。辐照损伤会使材料产生相分离、各种类型的位错、孔洞等缺陷,从而使材料的性能下降。同步辐射X射线衍射发现样品表层区域的损伤有明显增加(高分辨的透射电镜图像以及对应的电子衍射图像也证实了这一现象),并且发现TiC纳米晶相会在高剂量损伤下形成；衍射峰位偏移和宽化主要是因为大小从原子尺度到微米尺度的晶格尺寸缺陷引起的。120℃碳离子辐照对Ti3SiC2 MAX相材料造成的损伤随着辐照剂量的增加而逐渐增大,但是即使在大剂量的情况下,Ti3SiC2 MAX相材料仍能够保持一定的晶体结构,主要归因于其较好的抗辐照性能。碳离子辐照对Ti3SiC2 MAX相材料造成的辐照损伤,在高温辐照过程中随着温度的升高得到恢复,当辐照温度超过一定值的时候,就没有TiC纳米晶相的生成。在对Ti3SiC2 MAX相材料进行的一系列加温辐照实验过程中,存在一最低损伤温度(-350-C),这主要是在不同温度下碰撞级联中辐照引起的缺陷产生、迁移、聚集以及复合等共同作用的结果。对不同温度辐照的Ti3SiC2 MAX相样品所做的纳米压痕实验得到的表面硬度的相对变化也证实确实存在这样一个最低的损伤温度。700 keV的硅离子辐照同样发现存在这样一个最低的损伤温度。本文还对Ti3SiC2材料中的氦行为进行了初步研究。对样品表面进行了较低能量和高通量的氦离子轰击,同步辐射X射线衍射分析表明,随着氦离子注入剂量的增加,Ti3SiC2 MAX相材料的辐照损伤程度增加,在加温辐照以及辐照后退火的条件下,样品的辐照损伤有明显的恢复趋势。