受控核聚变能是潜在的清洁安全能源，其最终实现是最终解决人类能源问题的最重要的途径之一。磁约束核聚变是目前最有可能实现的受控热核聚变的方法，可控热核聚变装置“托卡马克”以及未来反应堆中能源能否成功应用，除了要解决高温等离子体的控制问题外，在很大程度上还取决于聚变堆关键材料问题的解决，其中面向等离子体材料（Plasma-facing materials，PFMs）的选择尤为关键。钨材料作为聚变装置面向等离子体材料(PFMs)的重要候选材料，其在各种高热负荷的累积作用下的损伤行为，不仅关系到材料的使用寿命，还会影响等离子的稳定性及装置的安全性，因此研究钨材料在热负荷作用下的损伤行为，具有重要的科学价值及工程意义。　　本文利用ANSYS模拟计算了热疲劳测试样品的温度场和应力场的分布情况，为热疲劳测试和分析提供理论依据，在模拟的基础上，采用电子束设备，对钨热疲劳损伤行为规律及机理进行了研究。此外，通过不同的刻蚀方法对钨表面的形貌进行控制，并研究了微观形貌对热疲劳的影响。　　对钨热疲劳损伤行为规律及机理进行研究，利用电子束设备对钨样品施加24、36和48MW/m2的热通量和不同循环次数的热载荷，循环次数分别采用100、300、500和1000次，研究了不同热负荷大小和循环次数对钨表面损伤的影响规律。实验结果表明:在损伤区域形成了大量的剪切带，随着功率密度和循环次数的大，晶粒内的剪切带密度增加以及晶界肿胀更加明显，既热疲劳损伤越来越严重，当功率较小时，循环次数对疲劳损伤影响较小，剪切带在特定的晶粒中具有特定的方向并且平行排列，当疲劳损伤较轻时只有部分晶粒中出现了剪切带，表现出对晶粒晶体取向强烈的依赖性。此外，在剪切带损伤区域形成了挤出片状结构，通过研究发现剪切带与滑移面{112}与表面的交线平行。最终证明滑移塑性变形是钨电子束热疲劳的主要机制，在正文中给出了一组示意图来解释热疲劳损伤形态的形成（挤压和挤入结构）。　　对钨表面形貌控制进行研究，采用电子回旋共振(ECR)等离子体方法对再结晶钨表面进行刻蚀。由于多晶钨的各向异性刻蚀，在钨表面形成了取向不同的三角金字塔结构，并且受晶粒取向的强烈影响。对于镀有镍纳米掩模的钨，在表面上制备出了不同尺寸的均匀纳米结构，这种形貌结构不受晶粒取向的影响，尤其是具有较厚Ni掩膜的钨样品。此外，利用电子束设备对抛光和具有一定形貌的钨样品进行热疲劳实验。实验结果表明，具有一定形貌和抛光样品的热疲劳损伤表现出类似的特点，可以说明表面形貌对疲劳损伤特性影响不大，而是受剪切应力分布与晶粒的晶体取向有关。