钨铜合金是一种理想的热沉材料及电接触材料，也是一种普遍采用的等离子墙护体材料，一般采用粉末冶金法制备，周期长、对原材料质量要求高，易出现气孔、微观组织不均匀等缺陷。超重力燃烧合成技术近年来备受世界各国瞩目，目前已经成功备出YAG、YSZ共晶陶瓷、功能金属材料等，且在成型过程中实现了非平衡结晶条件及超重力场中压实作用，因此材料的性能优良。基于此，本文采用超重力熔铸技术，即在超重力场中，将燃烧合成技术与快速凝固技术结合，实现W、Cu组元的快速熔融，从而保证了熔体在发生挥发损失和偏聚前快速凝固，制备出成分和结构可控的W/Cu材料，研究了工艺-结构-性能间的相互影响规律，利用ANSYS有限元分析软件，通过建立一种新型模拟模型，对其成型及工作过程中温度场、应力场进行模拟仿真。首先，根据对不同铝热体系绝热温度的分析，研究纳米铝热剂的组分设计(Al/CuO/W/稀释剂，Al/WO3/Cu/稀释剂)对反应合成过程特征以及产物相组成（重点关注反应完全程度）的影响规律，获得优化铝热剂组分及超重力动态燃烧合成工艺制备参数。其次，系统研究了材料的制备工艺-显微结构-性能间相互影响规律，对材料性能（如线性热膨胀系数、热导率、抗压强度、抗弯强度等热学和力学性能）进行测试，结果表明，其微观组织与传统烧结制备的钨铜合金相同，成分、组织沿超重力方向梯度分布，抗弯强度较传统方法高出20%，热导率接近该组分的理论值为270W/(m·K)，相对密度>98％。再次，建立超重力熔渗过程中熔体凝固的温度场、应力场有限元模拟仿真模型，研究了超重力场与液-固相变耦合方式下W/Cu产物的微结构形成机制。结果表明，超重力熔渗制备W/Cu材料成型过程中，高温低黏度铜溶液快速填充钨颗粒压块内孔隙，形成非平衡结晶条件，成型过程中形成极高冷却速度（>100000℃/s），产生较大应力，钨颗粒表面由于较大应力（>5GPa）而发生爆裂钝化，有利于提高烧结能力与质量。最后，采用高热负荷实验并结合有限元计算考察和分析了热流密度对钨铜合金工作应力分布影响。结果表明，钨铜材料作为过渡层可以降低工作应力，工作时最大应力出现在两侧焊接层附近，并随热流密度增大而增大；对于钨铜合金（W-60Cu）作为过渡层的试样两焊缝处的应力，上部焊缝应力较大，下部焊缝应力较小。