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C/C复合材料具有低密度、高导热性、耐热冲击等优点,并具有特别低的中子激活能以及很高的熔点和升华温度,其与Cu质热沉的连接件是聚变反应堆中面壁的候选材料。但C/C复合材料与Cu两者的热膨胀系数相差很大,在冷却过程中膨胀失配致使接头产生较大的残余热应力,容易导致连接失败。针对膨胀失配问题,本文设计了添加Nb中间层的平直形界面结构和圆锥形界面结构两种连接界面,采用有限元模拟方法分析界面应力,并对分析结果进行了实验验证,得到如下主要结论。有限元分析表明,对于16mm×16mm平直形连接界面,直接连接时,在棱边上出现明显的残余热应力(6z)集中,6z最大值出现在距连接界面1.15mm的C/C复合材料棱边上,呈拉应力；添加Nb中间层后,σz最大值从C/C复合材料转移到靠近Nb/Cu界面的中间层中,且随中间层厚度增大而降低,当中间层厚度增大到1mm时趋于平稳。连接实验证实,接头强度随中间层厚度增大而升高,当中间层厚度为1mm时,接头平均强度达到37.39MPa。接头中共有五种反应产物,分别为TiC、Nb2C, Ag(S.S)、Cu(S.S)和Cu4Ti3,其中在C/C复合材料/AgCuTi界面形成了厚度为1μm的呈连续分布的TiC反应层,改善了对C/C复合材料的润湿性。为进一步降低接头残余热应力,设计了圆锥形界面结构。有限元分析表明,圆锥形界面能将大部分残余热应力转移到填充圆锥的钎料中,减少近界面区C/C复合材料中的残余热应力。连接实验证实,当圆锥高度为2mm、圆锥直径为3.2mm时,接头强度的平均值和最大值分别为52MPa和63MPa,分别比平直界面的接头强度提高了2.57和2.67倍。设计合适的圆锥形界面比添加中间层更有利于降低界面残余热应力,促进C/C复合材料与Cu的连接。