核聚变偏滤器热沉材料应用时处于超强热流冲击、中子冲击及部分结构压力的综合场环境中,需兼备良好导热性能与强度。目前偏滤器用热沉材料主要为铜铬锆合金与氧化物/碳化物增强铜合金,但因存在热导率与强度无法协同提高的问题制约其进一步发展。以偏滤器第一壁材料—钨作为增强相制备的钨增强铜复合材料,兼具钨的高强高稳定性及铜的高导热导电性。然而传统工艺制备的铜钨复合材料存在结构难以调控、以及导热、强度不匹配等缺陷。为此,本文针对以上问题,从复合材料结构设计出发,提出激光选区熔化—熔渗工艺制备网络状钨多孔骨架增强铜合金的新思路。针对钨铜两相含量、钨骨架多孔结构以及制备工艺参数对复合材料组织结构、电学、热学性能、拉伸力学及电弧烧蚀性能的影响进行系统探讨和分析。在此基础上,揭示网络状钨骨架对复合材料性能的影响规律,阐明钨骨架增强铜钨复合材料的强化机制,为核聚变偏滤器用铜钨热沉材料的热学、力学性能匹配提供数据支撑。研究内容及结果包括:1.基于Ansys有限元模拟,优选出不同孔形状、孔隙率模型以激光能量300 W,450 mm的扫描速度选区熔化打印成孔隙率68、85.5、71.6、82.1和73 Vol.%的正方形、正八边形及体对角线的网状钨骨架。在打印平面晶粒呈现为等轴晶形貌,垂直于打印平面为柱状晶形貌。打印平面各熔道之间以“之”字形搭接,熔道搭接率在40%左右;垂直于打印平面为熔道叠加的“鱼鳞状”形貌。2.多孔钨骨架沿打印方向压缩曲线表现出压缩后较大的塑性变形,压缩强度为4～79 MPa,沿垂直于打印方向曲线则塑性变形不明显,压缩强度为3～149 MPa,孔隙率是80%的正方形骨架强度最高。打印中出现的悬垂现象能增加钨骨架沿垂直于打印方向的承压能力。断裂机制与压缩方向有关,各规格骨架沿打印方向压缩表现为撕裂棱连通的准解理断裂,沿垂直于打印方向表现为解理小平面的典型脆性断裂。3.将多孔钨骨架于1300℃,H2气氛中保温90 min,压力熔渗铜,制备出不同含量网络状钨骨架增强铜基复合材料,复合材料无杂质,微观界面无明显缺陷,致密度均在97.4%以上。电导率为44.7～80.3%IACS,室温热导率为233.7～435.0 W/m·K。当孔形状为正方形时W-Cu90Vol.%复合材料的电导、室温/高温热导最优,且在500℃时热导率仍高达 375 W/m·K。4.对各种孔结构钨增强铜复合材料垂直于打印方向进行拉伸试验,应力应变曲线既有塑性断裂特征也有脆性断裂特征。断裂过程分为钨/钨断裂（强度最高点）、钨/铜断裂（应力急剧下降阶段）与铜/铜断裂阶段（塑性变形阶段）。断口为典型钨脆性断裂与铜延性断裂的复合形貌。当孔形状为正方形时,表现出较高的抗拉强度,且随W含量增加强度也随之增加。正方形孔W-Cu90 Vol.%复合材料综合性能最佳,拉伸强度为103 MPa,延伸率为20.9%。5.网络状钨骨架增强铜基复合材料首次电击穿试验表明,击穿发生在低熔点易逸出的铜相中,发生铜相喷溅。骨架结构影响着复合材料的抗烧蚀性能,100次击穿后正方形孔W-Cu90 Vol.%复合材料烧蚀坑浅（10 kV电压作用下质损量仅为0.34 mg）,说明复合材料极高的热导率配合高熔点的组元钨发挥了协同增强作用,提高了材料的抗烧蚀性能。