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核聚变能作为一种新型的清洁能源，有望成为未来解决能源危机的最有潜力的手段之一，受到了人们广泛的关注。但是核聚变反应中复杂、极端的工作环境对反应堆中的第一壁材料及其结构材料提出了苛刻的要求，需要有好的抗辐照肿胀、抗辐照脆性和较好的机械性能。而铁素体/马氏体钢被认为是能满足这一要求的候选材料之一。 超细晶/纳米晶材料具有较高的晶界面体积比率，大量的晶界能够吸收和湮灭材料在辐照过程中产生的点缺陷，有望比相应粗大晶粒材料具有更好的抗粒子辐照能力。相关材料的晶粒细化以及抗粒子辐照的研究工作已经展开。鉴于铁素体/马氏体钢组织、成分复杂，不利于其抗粒子辐照性能以及力学等性能改善的机理研究，本论文采用一种纯铁素体相的Fe-18％(wt.)Cr合金(简称为Fe18Cr)为研究对象，利用大塑性变形(Severe PlasticDeformation, SPD)法中常用方法之一——等通道转角挤压法(Equal Channel AngularPressing, ECAP)，对Fe18Cr合金进行挤压处理，获得导超细晶/纳米晶尺度的结构组织，并借助于后续热处理方法，研究超细晶纳米晶Fe18Cr合金的力学性能与抗粒子辐照性能。 研究了具有较大晶粒尺寸(500μm)的Fe18Cr合金作为初始样品，在ECAP挤压前后的组织结构变化以及力学性能的变化。在室温下使用90°转角模具、C路径对Fe18Cr合金挤压了1～6道次，材料的晶粒平均尺寸逐渐细化，由原始约500μm细化至约200nm;同时，材料挤压0～4道次后的强度随着挤压次数逐渐增加，由340 MPa增加至950MPa，延伸率没有单调地下降，而是先降低继而增加;ECAP6次样品的强度没有继续增加，却降至850 MPa。使用XRD对挤压过后样品的位错密度进行的评估结果显示:随着挤压次数的增加，材料中的位错密度逐渐增加至6.26×1014 m-2。材料的维氏硬度随挤压次数从140Hv指数增长至270 Hv。在550C、650C、750℃下退火3小时对Fe18Cr合金热稳定性的研究结果表明:550℃下材料具有较好的热稳定性，维氏硬度值基本保持不变;650℃下退火硬度值显著下降;750℃下退火硬度值恢复到未挤压时的状态，此时材料发生再结晶，再结晶后的晶粒尺寸为30～40μm。挤压后的样品经过退火处理，能够保持塑性不变而强度提高，例如ECAP4次样品在650C退火3h后，拉伸强度为442 MPa，比原始样品高30％;伸长率达到47％。 为获得更小的晶粒，研究了以再结晶后较小晶粒尺寸(40μm)的Fe18Cr合金为初始样品，经ECAP挤压后盼样品组织结构以及力学性能的变化行为。具体研究方案为:通过对ECAP1次样品在750℃下退火3h再结晶获得40μm晶粒大小的Fe18Cr合金，然后对其分别进行1道次和4道次的ECAP挤压处理，获得R-ECAP1p和R-ECAP4p样品。结果表明:R-ECAP1p的拉伸强度比ECAP1p略高;R-ECAP1p样品在600℃短暂退火5min，材料的强度略降低为640 MPa，但延伸率显著增加，达到22％;与之类似，R-ECAP4次样品在600℃下退火3min，强度由800 MPa下降至713MPa，延伸率从12.4％上升至19％，综合力学性能得到很好的提高。此外，RECAP1p和R-ECAP4p样品在650℃下退火1h，R-ECAP1p样品的强度较初始样品提高17％; R-ECAP4p较初始样品提高28％。 为进一步获得更细小的晶粒，研究了Fe18Cr合金在液氮温度下ECAP挤压处理后的晶粒尺寸和力学性能的变化。结果表明:与室温下相同ECAP挤压条件下的结果相比，液氮温度下ECAP挤压处理后的样品无论在晶粒尺寸还是强度与延伸率都没有明显变化。表明液氮温度下ECAP挤压Fe18Cr合金并不能比在室温下挤压进一步细化其晶粒尺寸和提高其力学性能。 研究了Fe18Cr合金在两种不同剂量的He离子辐照下的硬度变化，表明经ECAP后样品对He离子辐照更敏感。大剂量辐照时，未挤压样品和ECAP2次的样品都发生了硬化现象。小剂量辐照时，未挤压样品没有发生硬化现象;而ECAP2次样品发生了硬化现象。