钨(W)及其合金材料具有高溅射阂值，低的燃料粒子滞留和较好的抗等离子体辐照性能，是最有前景的面对等离子体材料。W已被ITER组织选为偏滤器靶板材料，同时也是未来DEMO及聚变装置首选的面对等离子体材料。在未来装置高约束模运行下，面对等离子体材料表面将遭受如边界局域模等异常事件情况下爆发的瞬态高热流冲击和疲劳(0～10MJ/m2，～0.5ms，＞1Hz)，这将严重影响材料的使用寿命和装置运行安全。近年来围绕W开展的抗热冲击和疲劳性能研究工作取得了很大进展，但由于实验条件限制、材料加工工艺及性能的不同，瞬态高热负荷条件下W的损伤行为研究工作仍需要继续深入开展。本文主要采用了有限元模拟分析及EMS-60装置实验测试等方法，对W及其合金在聚变瞬态热流冲击下的损伤行为进行了研究。　　在模拟分析方面，首先根据弹塑性理论分析成功建立了有限元模型。采用ANSYS有限元软件模拟了W在瞬态热流加载和卸载过程中的温度、弹性应力、总应力、塑性应力应变分布和演化过程。结果显示，模拟曲线与理论曲线变化趋势一致，模拟分析能够克服数学公式计算无法表达材料随温度变化特性的不足，得出更加准确的结果。使用随温度变化的材料参数获取的模拟结果与使用固定参数预测的理论温度、应力演化趋势基本一致，证明了有限元模型的合理性。其次，根据热应力分布演化特征与材料破坏强度理论的比较分析，研究得出5ms单次脉冲下纯W的裂纹阂值约为～200MW/m2，裂纹深度在几百μm量级，与相关类似实验结果在同一量级。再次，论文也分析研究了初始基础温度对表面变形和开裂阈值的影响，结果表明在大于某一温度阈值时W表面仅发生形变而不发生开裂，与相关实验结果吻合。最后，利用Manson-Coffin经验公式结合有限元模拟分析得到的变形量对W的疲劳寿命进行了预测，特别是在Nf＞105条件下的疲劳结果与相关实验结果基本吻合。　　在实验性能分析方面，利用核工业西南物理研究院EMS-60装置对商用烧结W、烧结轧制W、超高压放电烧结W和放电等离子体烧结W-0.5％Y2O3-1％Ti等四种材料开展了瞬态热冲击和疲劳测试。与预测的相同，测试中出现了两类裂纹，即Ⅰ类“大裂纹”和Ⅱ类“细小网状裂纹”。使用有限元模拟分析再现并验证了这两类裂纹分布特征。研究发现，在较低热流加载下，Ⅰ类裂纹通常出现在中心区域，而在高热流加载下，Ⅰ类裂纹通常以环状裂纹形式出现在受辐照区边缘冷热交界处。另外，并未在轧制W表面发现Ⅱ类裂纹，这表明轧制工艺可以改进材料的抗热冲击性能。也对Ⅰ类裂纹深度（几百μm）和宽度（～10μm）做了比较分析，结果与文献记载实验结果处于同一量级。此外，实验中还发现了一些特别现象:(1)部分材料（烧结W）表面的鼓泡破裂、起皮现象，可能与材料加工与烧结过程有关。在烧结过程中，有部分残余气体滞留在材料里，在高热流冲击下发生膨胀产生鼓泡，泡内压力过大从而导致破裂和起皮;(2)高热流(＞600MW/m2、5ms)细（纳米）晶现象，通常发生在中心和Ⅱ类裂纹附近，这里是较Ⅰ类裂纹区域塑性变形更大的区域，细晶化行为类似于激光冲击强化纳米化效应;(3)发现有熔化后(＞800MW/m2、5ms)、再结晶长大和开裂现象。晶粒在冷却阶段长大。熔化再凝固过程中的高的温度梯度变化，和由此产生的高热应力导致了中心受辐照区域裂纹形成。同时，实验也考查了材料表面初始温度及第二相颗粒与合金元素对开裂的影响。初步结果显示，基温的提升对W的抗热冲击性能有很大影响。添加第二相颗粒和合金元素可在一定程度上提高材料的开裂阈值，但同时会降低材料的熔化阈值，在一定程度上限制了复合材料的使用范围。　　通过有限元模拟分析与实验分析，对瞬态热流冲击后W损伤行为下做了进一步阐释，获取的数据和实验结果将对ITER及未来聚变装置面向等离子体材料的改进和强化具有重要的参考价值。