W-Cu功能梯度材料（W-Cu FGM）因兼具W的高熔点、低溅射率、良好的导热性能、不与H反应等优点以及Cu良好的导热性能,而被用于面向等离子体部件中,以缓解第一壁W与热沉Cu之间的热应力。在面向核聚变堆应用时,W-Cu FGM承受极高的热负荷,影响其服役寿命。本文针对聚变堆中应用的W-Cu FGM在高热负荷下的服役安全寿命问题,从W-Cu FGM的结构设计、制备以及服役行为评价等方面开展研究。（1）鉴于W-Cu FGM的梯度结构对其在高温服役下的界面应力有明显的影响,本文首先采用有限元分析方法（ANSYS Workbench18.1）对W-Cu FGM在稳态热负荷下的热应力进行模拟分析,并对层状W-Cu FGM的层数和Cu成分分布指数进行优化。结果表明,在Cu成分分布指数为1时,梯度层数为4时应力缓和效果最佳,较单层时降低了46.7%;在梯度层数为4时,Cu成分分布指数为1.6时应力缓和效果最佳。对W-Cu梯度模块在热冲击过程中的温度和应力模拟分析的结果表明,热流仅仅集中于W层表面,而对内部热沉材料的温度影响并不显著。（2）开展了W-Cu FGM瞬态热冲击试验并分析其损伤行为。以化学镀W-10Cu复合粉体以及溶液燃烧合成-氢还原法制备的粒径为100～200 nm的超细W粉为原料,经叠层压制得到W/W-10Cu/W梯度生坯,在H2气氛中1550℃烧结90 min,制得W/W-10Cu/W梯度复合材料。以纯W层为照射面,进行激光热冲击试验,发现样品表面粗糙度变大,并出现熔化、显微硬度降低等。还发现热冲击作用后纵向裂纹在纯W层出现,并扩展至W-10Cu层逐渐终止。（3）对W-Cu FGM进行了循环热震试验并分析其损伤行为。以化学镀W-10Cu复合粉体和Cu粉为原料,经叠层压制和H2气氛烧结获得了W-10Cu/W-20Cu/W-30Cu的梯度W-Cu材料,并对其进行循环热震试验。发现W-Cu FGM在热震过程中出现主要包括Cu的渗出、孔隙、裂纹等失效形式。在1000℃下经200次热震后,试样的室温热导率降低了20.60%,热膨胀系数降低了2.94%。此外,还发现W-Cu复合材料的抗热震性能与力学性能有关,Cu含量越高的W-Cu复合材料其GIG越大,呈现出更好的抗热震性能。