核聚变能被认为是解决能源紧缺和环境问题最有效的途径之一，但是核聚变能真正实现从实验进入商业应用还有很长的一段路要走，其中材料问题是限制核聚变能发展的关键问题之一。锂（Li ）具有原子序数低、化学活性强、热导性能好、氚增值率高、与等离子体的兼容性较好等优点，是一个重要的、潜在的核聚变材料。具有自我修复能力的流动液态锂壁和新型高效的液态锂包层，都是聚变装置中具有应用前景的选择。但是，由于液态锂是强碱性金属，且具有较强的化学活性，使得其在应用时必须考虑其它金属材料与液态锂的相容性问题,尤其是液态锂对材料的腐蚀性问题。　　针对这一课题，设计并搭建了两套液态锂对固态金属材料腐蚀的实验装置。开展了聚变装置中液态锂限制器（LLLs）实验条件下（高真空 10-4 Pa，温度 600 K～640K）的静态液态锂对结构材料304不锈钢（304 SS）、无氧铜（Cu）和第一壁材料纯钼（Mo）、纯钨（W）的腐蚀特性研究。在本文的研究中，通过各种检测手段分析了304 SS、Mo、W和Cu在液态锂中的腐蚀行为；详细探讨了304 SS组元的溶解过程和腐蚀产物在液态锂中的形成过程，研究了腐蚀产物和实验温度对304 SS腐蚀行为的影响；分析了Mo、W在液态锂中的质量迁移过程；构建了Cu-Li固-液界面模型，并使用大规模原子/分子并行模拟器（LAMMPS）模拟了Cu在液态锂中的微观腐蚀过程，研究了Cu、Li原子在Cu-Li固-液界面上的运动行为；揭示了各金属材料在液态锂中的腐蚀机制等；最后给出了在实验条件下各金属材料与液态锂的相容性评估。主要的结果如下：　　1. 由于市场上供应的腐蚀实验装置很难同时具备高真空、耐高温、良好动密封、耐腐蚀等方面的功能。根据实验参数的要求研制了两套可以开展液态锂对固态金属材料腐蚀实验的装置 STATIC-1 和 S&D-1。STATIC-1 可以开展静态液态锂对金属材料的腐蚀实验；S&D-1 可以分别开展静态和动态液态锂对固态金属材料的腐蚀实验。STATIC-1和 S&D-1装置的真空度都可以达到 10-4 Pa量级以下，漏率在10-10Pa.m3/s量级，加热温度高于700 K，稳定运行时间长达1500 h以上。　　2.304 SS的腐蚀过程包括三个阶段：组分元素向液态锂中溶解扩散；溶解在液态锂中的元素生成腐蚀产物并沉积在材料表面；腐蚀产物诱导液态锂沿晶界向304 SS材料内部渗透。在润湿临界温度附近，304 SS的腐蚀行为对温度比较敏感。温度会影响腐蚀产物的生成和沉积方式，扰乱腐蚀产物形成的元素高浓度分布区，促进元素溶解和产物生长，加速锂的渗透，加速材料的腐蚀。304 SS在高真空静态液态锂中的腐蚀速率为μm·a-1量级，耐蚀性等级在 2 级以内，耐腐蚀评定为很耐蚀，即在实验条件下304 SS与液态锂具有良好的相容性。　　3. Mo、W在液态锂中只发生轻微的质量损失，材料表面的微观形貌和机械性能没有受到任何的影响。Mo、W在静态液态锂中的腐蚀机制包括溶解扩散和等温质量迁移，其中等温质量迁移是其质量损失的主要原因。W、Mo在液态锂中的腐蚀速率分别为0.37 μm·a-1和0.59μm·a-1，耐腐蚀性等级都为1级，耐腐蚀评定为完全耐蚀，即在实验条件下Mo、W与液态锂的相容性较好。　　4. Cu在液态锂中发生明显的不均匀腐蚀现象,主要表现为严重的质量损失、表面的金相组织明显裸露，并伴有穿孔现象、材料的机械性能丧失。LAMMPS模拟结果显示晶间腐蚀是 Cu 损坏的主要原因。Cu 在液态锂中的腐蚀机制包括溶解扩散、等温质量迁移和晶界腐蚀，其中晶间腐蚀是 Cu 腐蚀的主要形式。Cu 在液态锂中的腐蚀速率为458.7 mm·a-1,腐蚀等级为10级,腐蚀评定为完全不耐蚀，即Cu 与实验环境下的液态锂几乎不相容。如果需要在液态锂环境中使用 Cu 材料，必须做好Cu部件的保护工作以延长其使用寿命。　　综合以上结果，可以得出在实验条件下这几种金属材料与液态锂的相容性由好到坏的排序为：W＞Mo＞304 SS＞Cu。通过以上实验和模拟的研究，深入了解了这些材料在液态锂中的腐蚀行为，揭示了液态锂对这几种材料腐蚀的机制，丰富了液态锂与材料相容性的数据。为未来聚变装置中材料的选择提供了实验参考和依据。