核聚变能被认为是能够有效解决未来能源问题的主要途径之一。在实际聚变反应过程中，面向等离子体材料(PFMs)需要面临极其严苛和恶劣的环境。钨(W)由于其高熔点、高热导率、低的热膨胀系数、较好的抗溅射性能、低的氚滞留等优点被看作是未来核聚变反应堆中最可能全面使用的面向等离子体材料。但由于低温脆性、再结晶脆性和辐照脆化等性能方面的不足，使其还不能达到PFMs的使用要求。因此，从材料成分、结构和组织的设计方面来改善综合性能，降低脆性、提高材料抗辐照能力便显得尤为重要。　　本论文围绕W合金的制备，研究了稀土氧化物Sc2O3对W基材料显微结构和性能的影响;在此基础上，制备了不同含量合金元素Zr的W-Zr/Sc2O3复合材料，并研究了Zr对W基复合材料组织结构和性能的影响，探索了Zr和Sc2O3复合掺杂对W基材料显微组织和性能影响规律;在掺杂适量Sc2O3的前提下，制备了不同含量ZrC的W-ZrC/Sc2O3复合材料，研究了ZrC对W基复合材料组织结构和性能的影响，探索了ZrC和Sc2O3复合掺杂对W基材料显微组织和性能影响规律，并研究了其氦辐照损伤行为;对制备得到的W-Sc2O3/(Zr,ZrC)复合材料进行了氘离子辐照实验，研究了Sc2O3、Zr及ZrC的添加对W基复合材料氘滞留的影响，并探索性地研究了室温下5keV、1×1021He+/m2辐照剂量的He+离子预辐照对材料氘滞留的影响以及D2+离子辐照过程中对材料表面加热(523K)所造成的氘滞留影响;采用瞬态电子束热冲击实验对W-Zr/Sc2O3复合材料的抗热冲击行为进行了研究，并对W-ZrC/Sc2O3复合材料进行了瞬态电子束热冲击和激光热冲击实验，对比研究了两种不同能量源下材料的抗热冲击行为。主要研究结果如下:　　(1)通过机械球磨-氢还原制粉后放电等离子烧结(SPS)和机械球磨制粉后压力烧结(GPS)两种方法制备了三种不同Sc2O3含量(0、0.5vol.％、2vol.％)的W-Sc2O3复合材料，对比发现W-2vol.％Sc2O3复合材料的综合性能最好。在指定范围内（Sc2O3含量0～2vol.％），随着Sc2O3含量的增加，W-Sc2O3试样的相对密度和显微硬度均得到提高，晶粒尺寸逐渐减小，材料断裂方式由单一的沿晶断裂向沿晶和穿晶混合断裂转变。Sc2O3颗粒的添加能够明显地细化晶粒，提高材料的烧结性能。此外，比较上述两种制备方法所得试样的测试结果可知，机械球磨制粉和SPS烧结是较为合适的W基材料制备工艺选择。　　(2)采用真空机械球磨结合SPS烧结工艺制备了不同Zr含量(1vol.％、3vol.％、5vol.％)的W-Zr/Sc2O3复合材料，对比发现W-1vol.％Zr/2vol.％Sc2O3复合材料具有较好的综合性能，其相对密度为98.93％、显微硬度为583Hv、晶粒大小为1～2μm。相较于纯W的脆性断裂，W-Zr/Sc2O3复合材料的断口处均存在穿晶断裂现象。然而，过量合金元素Zr的加入会导致其在晶界处的聚集，不利于晶界之间相互结合，降低了材料的综合性能。在添加Sc2O3细化晶粒并提高材料烧结性能的基础上，适量合金元素Zr的添加能够降低合金中C、O等杂质的含量，净化晶界，消除脆性薄层，提高晶界结合强度，进一步改善材料的力学性能。　　(3)采用机械球磨制粉后SPS烧结的工艺手段制备了不同ZrC含量(0、1vol.％、3vol.％、5vol.％)的W-ZrC/Sc2O3复合材料。在添加了一定量弥散相Sc2O3的前提下，继续加入ZrC协同掺杂W基复合材料，随着ZrC含量的添加，材料相对密度降低，显微硬度逐渐增大。针对W-3vol.％ZrC/2vol.％Sc2O3复合材料，研究了其在相同离子通量（1.0×1022ions/(m2·s)）、相同辐照时间(2h)下，不同氦离子能量(50eV和80eV)对其氦辐照损伤行为的影响。氦辐照后材料表面会产生纳米丝状结构(fuzz)并伴随有辐照硬化和突出结构的产生。辐照表面产生的fuzz内部存在大量的氦泡，尺寸为5～10nm，氦泡的产生会导致周边晶格发生畸变。　　(4)对W-Sc2O3/(Zr,ZrC)体系的复合材料进行了氘离子辐照实验，研究了Sc2O3、Zr和ZrC对W基复合材料氘滞留行为的影响。协同掺杂后的W-1vol.％Zr/2vol.％Sc2O3复合材料具有较好的抗氘滞留能力，当辐照剂量为1.0×1020D2+/m2时，其相应的氘滞留量为2.22×1015/m2，远低于其余试样的氘滞留量。协同掺杂后的W-1vol.％ZrC/2vol.％Sc2O3复合材料同样具有较好的抗氘滞留能力，相同辐照剂量下(1.0×1020D2+/m2)，其氘滞留量为1.80×1015/m2，优于W-1vol.％Zr/2vol.％Sc2O3复合材料和SPS/W试样。随着辐照剂量的增加，辐照损伤引入的缺陷密度和尺寸增大并进一步吸收氘，增大材料中氘滞留量。He+离子预辐照会在材料中引入新的辐照缺陷，为后续注入的D2+离子提供捕获阱，导致新的脱附峰出现及材料中氘滞留量增加。而加热辐照的试样氘滞留总量明显比室温下的试样要少很多，其原因是材料中捕获阱的类型发生了变化。　　(5)在添加适量Sc2O3细化晶粒并提高材料烧结性能的基础上，适量Zr的添加能够降低合金中C、O等杂质的含量，净化晶界，消除脆性薄层，提高晶界结合强度，进而改善材料的热力学性能，而ZrC的加入则不利于提升W基复合材料的抗热冲击性能。W-1vol.％Zr/2vol.％Sc2O3复合材料具有较好的抗热冲击性能。W-ZrC/Sc2O3复合材料的激光冲击对比结果与电子束热冲击后的对比结果基本一致。热冲击过程中材料不可避免地会产生裂纹、熔蚀、突出结构、再结晶、晶粒长大等现象，这其中裂纹最为典型。微裂纹形成后的扩展方式主要有三种:1）裂纹直接穿过第二相;2）裂纹沿着第二相与基体的界面处扩展;3）裂纹直接穿过突出结构。