作为实现受控核聚变的装置,托卡马克装置需直接面向氘氚等离子体和氦等离子体的辐照及热流冲击,其偏滤器所选用的保护材料主要为钨。钨材料由于具有极好的耐高温和辐射屏蔽性能,传统方案是在偏滤器低活化钢基体表面覆盖钨块,设备结构复杂,热膨胀系数不匹配、结合强度差,易造成钨块的脱落和失效。为进一步简化设备结构和提高设备性能,本文在低活化钢表面采用激光熔化沉积的方法,开展纯钨材料的增材制造,对其热性能、显微组织结构、物相组成、裂纹及气孔形成机制进行了分析,主要研究结果如下:(1)制备了厚度1-4.5 mm的沉积层,其内部组织存在完全或部分熔化的纯钨颗粒。其中未完全熔化的纯钨颗粒与周围基体形成了良好的冶金结合,完全熔化的纯钨颗粒与基体形成了铁-钨复合相,主要以枝晶和柱状晶的形式存在。(2)针对钨涂层的热性能进行了研究,测得了沉积层和基材在不同温度下的热扩散系数、比热和热导率。整体钨含量约80 wt.%的沉积层在450℃左右时热导率与低活化钢基材相等,随着温度进一步升高,沉积层热导率上升,基材热导率下降。影响热导率的原因主要是由于沉积层中存在的缺陷和铁-钨复合相。(3)建立了低活化钢表面激光熔化沉积钨涂层的本构模型,并对样品部分区域存在的气孔和裂纹进行了分析。