热沉材料是制造核聚变堆水冷偏滤器部件的关键材料之一,需具备优良的导热、高温力学稳定性和抗离子、中子辐照等综合性能。现有弥散增强铜合金(DS-Cu)无法满足未来聚变堆偏滤器热沉材料的服役要求,而且,目前成熟的DS-Cu制备技术主要基于内氧化法,存在工艺流程复杂、周期长、成本高等问题,规模化制备困难。本工作基于未来聚变堆热沉材料的性能需求开展前瞻性研究,提出利用铜基非晶作为中间合金,氧化后与纯铜(铬)混合,再通过非自耗电弧熔炼直接制备纳米粒子弥散强化的Cu合金,工艺简单、高效,有利于实现规模化制备。通过XRD、EPMA、SEM、TEM等技术对其进行了结构、成分和组织表征,并利用拉伸试验机、电导率仪对合金的力学性能和导电性能进行测试。论文研究主要结果如下:(1)提出了一种DS-Cu的高效制备方法。具体流程包括:非晶合金的制备、氧化以及与纯铜(铬)混合熔炼。典型工艺为:首先采用真空电弧熔炼和熔体快淬法制备CuY非晶中间合金,据其晶化温度,确定相关氧化工艺;然后将氧化后的非晶合金与纯铜(铬)混合,直接真空熔炼,得到不同成分的含Y(Cr)DS-Cu。(2)室温力学和导电性能测试表明:随着Y含量增加,铸态DS-Cu的电导率从95%IACS(0.2 wt.%Y)逐渐下降至87%IACS(0.6 wt.%Y);经室温轧制处理后,合金的电导率稍有下降,但强度明显改善,其中0.3 wt.%Y合金的抗拉强度(σ_b)达622 MPa,且为塑性断裂;在950°C退火后,合金的σ_b将显著下降,并发生了沿晶脆性断裂。因此,向合金中添加0.75 wt.%Cr,与无Cr合金相比,添Cr后轧制样品的σ_b=414 MPa,仍为塑性断裂,且固溶时效处理后合金的σ_b下降至283 MPa,比先前无Cr合金的高120MPa,但脆性断裂模式不变,不同的是断口上有少量韧窝形成,这说明Cr的添加将有助于改善合金时效态样品的室温力学性能,但会稍微影响合金的室温电导率,测得该合金的室温电导率值为82±1%IACS。(3)微结构分析表明:DS-Cu基体上弥散分布球形第二相纳米粒子,其大小在2-10 nm之间,这表明该DS-Cu制备新方法的可行性。与无Cr合金相比,含Cr合金时效后晶内析出相明显减少,且晶界形态发生了变化,但晶界析出物依然大量存在,且成分无明显变化。分析表明:晶内析出物是体心四方结构未知相(a=b=0.43 nm,c=0.31nm),晶界析出物是面心立方Cu固溶体相和纳米未知相的混合物;含Cr合金中有纳米大小的FCC型富Cr相粒子析出,它们与基体Cu存在明确的共格关系。本研究表明Cr的少量添加会显著影响合金的组织与性能,其作用机制和影响规律值得进一步深入探究。