纳米晶W作为一种潜在的面向等离子体材料,表现出了优异的抗辐照性能。但纳米晶W的晶粒在高温下不稳定,非常容易长大。本课题旨在通过Ti元素的添加,制备一种高温稳定、同时具有良好的室温与高温力学性能的纳米晶W-Ti合金,并对Ti在其中的作用进行分析。本课题首先运用机械合金化的方法,制备出了纳米晶W、W₉₀Ti₁₀、W₈₀Ti₂₀和W₇₀Ti₃₀合金粉末,球磨后的四种粉末都具有单相BCC结构,粉末的平均晶粒尺寸约为12 nm。对球磨后的纳米晶纯W、W₉₀Ti₁₀、W₈₀Ti₂₀和W₇₀Ti₃₀合金粉末在4 GPa、700℃～1200℃的条件下进行高温高压烧结。随着烧结温度的升高,W-Ti合金的相对密度先上升后保持不变。W-Ti合金的维氏硬度主要由相对密度和平均晶粒尺寸决定,在4 GPa、1100℃条件下烧结的纯W、W₉₀Ti₁₀、W₈₀Ti₂₀和W₇₀Ti₃₀合金的平均晶粒尺寸分别为564 nm,75 nm,42 nm和82 nm,四种合金块体的维氏硬度与平均晶粒尺寸符合霍尔佩奇关系,因此W-Ti合金的高硬度主要归因于细晶强化。对W₉₀Ti₁₀、W₈₀Ti₂₀和W₇₀Ti₃₀合金的偏析能和晶界能进行计算,结果表明Ti的晶界偏析行为是纳米晶粒能够保持稳定的重要因素。对W₈₀Ti₂₀合金进行能谱分析,证实了Ti在合金中确实存在晶界偏析现象。室温下W₈₀Ti₂₀合金的压缩强度约为4603 MPa,但其塑性较差,这主要是因为纳米晶材料晶界密度高,以及晶界对位错运动的钉扎作用。在高温的作用下,Ti往晶界偏析的程度增加,降低了晶界能,使合金依然保持纳米晶结构。因此即使在高温下进行压缩测试,W-Ti合金也表现出了较高的压缩屈服强度。W₉₀Ti₁₀合金在900℃下的压缩屈服强度可达1144 MPa。本课题利用Ti元素在W-Ti二元合金中的晶界偏析原理,制备出了具有优异的室温和高温力学性能的纳米晶W-Ti合金块体,为未来纳米晶W-Ti合金的应用提供了理论和实验基础。