核聚变堆研究中，材料问题是决定聚变能能否开发成功的关键。对于今后稳态运行聚变反应堆，钨将成为最有希望的侯选壁材料，铜及其合金是理想的热沉材料的候选材料，将钨与铜连接在一起便组成重要的面向等离子体部件(PFC)。然而，钨存在低温脆性、再结晶脆性以及辐照脆化等缺点，影响了其应用。此外，钨与热沉材料铜的热膨胀系数相差悬殊，导致在高热负荷条件下钨与铜的连接界面处产生大的应力，从而容易导致部件的失效。钨铜功能梯度材料(W/CuFGM)可以有效缓和热膨胀系数失配引起的热应力，但由于钨与铜的熔点相差悬殊、没有重合的烧结温度，传统烧结方法很难胜任。因此，高性能面向等离子体钨基材料的制备是一个难点。　　 本论文围绕高性能细晶粒钨基材料、W/CuFGM的制备及物性开展研究。本文的主要研究成果和创新如下:　　 1.采用微波烧结法成功制备了高致密、细晶粒的纯钨材料，并通过机械球磨法在纳米钨粉中添加少量的La2O3和Y2O3纳米颗粒，制备了具有纳米结构的细晶粒氧化物弥散钨基材料。微波烧结后，纯钨和W-1％Y2O3块体的致密度约为97％，W-1％La2O3的致密度达到95％.纯钨的晶粒尺寸约3.2μm，而添加1％质量分数La2O3和Y2O3的样品其晶粒尺寸分别只有1.4μm和0.7μm。纳米尺寸的氧化物均匀分布在钨基体中，有效地抑制了烧结过程中钨晶粒的长大。Y2O3在促进钨的致密化、强化以及晶粒细化方面的效果均比La2O3更好。　　 2.采用溶胶凝胶法成功制备了La2O3和Y2O3掺杂的钨粉体，粉体中钨颗粒及氧化物的平均粒径均小于50nm。结合微波烧结法制备了细晶粒的纳米氧化物弥散强化钨(ODS-W)，其中W-1％La2O3和W-1％Y2O3中钨晶粒的平均尺寸分别为1.1μm和0.7μm。纳米尺寸的氧化物颗粒均匀弥散在钨基体中，有效抑制烧结过程中钨晶粒的长大。具有纳米结构的细晶粒ODS-W的成功制备为提高W基材料的室温强度、再结晶温度、高温力学性能以及抗辐照性能打下了实验基础。　　 3.采用叠层法结合微波烧结制备了具有5层结构的钨/铜功能梯度材料(W/CuFGM)，研究烧结条件对材料致密度、显微结构以及导热性能的影响。W/Cu功能梯度材料的平均致密度为93％，其室温热导率接近200W/mK。W/CuFGM的富铜层接近全致密，而富钨层的致密度较低。富铜层中W颗粒被网状Cu包围，这样的结构有利于提高材料的导热性能。此外，由于微波烧结时间短、烧结温度较低，以及W颗粒间Cu的填充，W颗粒仍然保持细小的晶粒。　　 4.采用微波烧结法制备了四层结构的W/CuFGM，在富钨层中添加少量的Fe，研究Fe的添加对W/CuFGM的致密度、显微结构的影响。在富钨层中添加1％质量分数的Fe可以使W/CuFGM的平均致密度从94％提高到96.4％.Fe的添加可以改善W、Cu界面的浸润能力，并使W含量高的梯度层在较低的温度下烧结致密，有效提高W/CuFGM整体的致密度。Fe在促进致密化的同时，也会在一定程度上引起W晶粒的长大和降低热导率。