辐照损伤是核反应堆中服役材料失效的重要原因,辐照诱发点缺陷与材料中的已有缺陷如：位错、晶界、相界等或辐照产物如He,H等相互作用,使材料的显微组织发生变化,进而引起材料的宏观行为发生变化如：肿胀、硬化、非晶化和脆化等,最终使材料失效。晶界作为材料中的已有缺陷,通过与辐照诱发点缺陷交互作用,影响材料的辐照损伤程度；钛及钛合金因其所具有的多种优良的特性,成为未来快中子反应堆以及核聚变堆中包壳材料和结构材料的候选材料。本文研究单晶及含有晶界的α-Ti体系,在辐照初期,由初级碰撞原子(primary knock-on atom, PKA)引起的级联碰撞过程。采用的方法为分子动力学(Molecular Dynamics, MD)首先基于辐照损伤这一物理过程的特殊性,对经典分子动力学方法做了相应的调整,以适用于辐照损伤研究；随后采用调整后的分子动力学程序对单晶及含有晶界的a-Ti体系的辐照损伤初期阶段-级联碰撞过程进行了模拟。其中模拟的环境温度固定在100K,模拟的初级碰撞原子(PKA)能量范围选为0.5-5keV(对应的中子辐照能量约为12.5-125keV),并根据所选PKA能量大小改变模拟体系包含的原子数。具体研究分为两部分：单晶体系和含有晶界体系。对于单晶体系,通过引入PKA原子模拟级联碰撞过程,并分析其特征,辐照诱发点缺陷分布、数量及随时间演化过程,从而了解中子辐照引起材料损伤过程；通过模拟不同PKA方向对级联碰撞过程的影响,分析密排六方Ti在辐照损伤中的各向异性性；通过改变PKA能量来模拟不同能量的中子辐照情况。对于含有晶界的体系,在单晶体系中加入不同结构的晶界,通过改变PKA距晶界中心面距离,即改变晶界与损伤区域的作用范围,研究晶界与辐照诱发点缺陷的交互作用,结果显示晶界具有辐照诱发点缺陷“阱”的作用,其对点缺陷的“吸收”效率依赖于晶界与辐照损伤区域的重合程度；不同晶界结构的研究表明,晶界对辐照诱发点缺陷的“吸收”效率受晶界两侧晶粒匹配程度的影响。在以上研究和分析的基础上,结合其他研究者关于高能晶界的研究结果,讨论了本课题进一步研究内容。本文通过模拟原子尺度下钛体系中辐照损伤的动态过程,研究了辐照损伤初级阶段级联碰撞过程的主要特征以及晶界作为点缺陷“捕获器”的作用机制。研究结果可对近年来纳米晶材料抗辐照性好于相应的多晶材料的实验研究报道做出相应的解释,并为未来的核材料开发提供理论依据和指导,尤其是使得材料具有最佳抗辐照性能的晶粒尺寸问题,与本研究具有某种程度的关联性,因此本研究对其具有一定程度的指导意义。