纳米多层膜复合材料是一类基于界面工程理论设计的新型纳米结构材料，在满足高力学性能的同时，还兼具高热稳定性和优异的抗辐照性能，被认为是解决制约聚变堆发展材料问题的理想候选材料之一。但是目前“自下而上”的物理或化学沉积方法无法制备块状样品，这严重限制了纳米多层膜复合材料的实际应用，特别是面向聚变服役环境下的工程应用。为此，本论文通过采用大塑性变形法一正交累积叠轧焊（CARB）技术，发展了一条“自上而下”的纳米多层膜块材制各路径，并成功制备了兼具高强度和高稳定性的Cu/V和Cu/Ta纳米多层膜块材。　　通过对制备工艺摸索和优化得到，与常规累积叠轧焊(ARB)工艺相比，CARB工艺能够有效解决制备过程中材料外部边裂及内部层状结构失稳等不利现象。通过微观机理研究得到，相比于ARB工艺过程中样品沿单一轧制方向上的应变，CARB工艺过程中轧制应变在样品的轧制方向(RD)和横截面方向(TD)上实现了平均分配，这是CARB工艺能够缓解累积叠轧过程中材料出现外部边裂及内部层状结构失稳现象的主要原因。　　采用CARB工艺首次制备了层厚尺寸分布于微米至纳米尺度范围内的Cu/V和Cu/Ta纳米多层膜块材，其中，Cu/V和Cu/Ta纳米多层膜块材的最小单层厚度分别实现了h=25nm和h=50nm。微观结构研究表明，CARB Cu/Ta(Ⅴ)多层结构块材内部层状结构连续、完整，层厚均匀，界面清晰、平直;当层厚尺寸细化到纳米尺度时，材料内部包含高体积分数的相界面和低体积分数的晶界。　　力学性能和热稳定性研究得到，CARB Cu/Ta(Ⅴ)纳米多层膜块材兼具高强度和高热稳定性，打破了传统纳米结构材料强度-稳定性的矛盾关系。其中，最小层厚尺寸的CARB Cu/Ta(Ⅴ)纳米多层膜块材强度（硬度）达到了原始材料的3～5倍。CARB Cu/Ta(Ⅴ)纳米多层膜块材的强化行为符合表观Hall-Petch关系，因此相界面强化是材料的主要强化机制。　　热稳定性方面，CARB Cu/Ta(Ⅴ)纳米多层膜块材能够在500℃退火1h后维持硬度不变，表现出优异的热稳定性。CARB Cu/Ta(Ⅴ)纳米多层膜块材兼具高强度与高热稳定性的主要原因:i）材料内部由不互溶元素交替排列构成的特殊纳米层状结构;ii）高体积分数具有特殊界面结构的Cu/Ta(Ⅴ)相界面;iii）低体积分数的热力学不稳定晶界。当退火温度超过材料临界温度后，CARB Cu/Ta(Ⅴ)纳米多层膜块材的宏观力学性能和微观纳米层状结构出现明显的失稳现象，起主导作用的微观失稳机制为瑞利不稳定机制，同时也有晶界缺口机制。　　He离子辐照研究得到，辐照剂量对层厚h=50nm的CARB Cu/V纳米多层膜块材的宏观力学性能和微观结构影响较大。当辐照剂量为2×1021ions/m2时，CARB Cu/V纳米多层膜块材的力学性能和微观结构能够保持稳定，表现出较好的抗辐照性能;然而，当辐照剂量提高至7×1022ions/m2时，一方面，样品出现明显的辐照硬化现象;另一方面，辐照不仅导致样品表面出现了明显的表面起泡现象，而且在样品内部形成了高密度的He泡和较大尺寸的长条形He空洞。