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钨具有金属材料中最高的熔点,最低的蒸气压,良好的热导率和高温强度及尺寸稳定性,不会与氚形成混合物或发生共沉积等优点而被选为聚变堆中最有前景的一种面向等离子体材料(PFM)。CuCrZr合金具有很高的热导率,易于加工和焊接从而被选作聚变堆中的热沉材料,W与CuCrZr连接后组成的面向等离子体部件(PFC)承受着等离子体的冲击并及时将热量传导出去。等离子喷涂涂层技术同时实现了面向等离子体材料的制备和PFM与热沉材料的连接而受到研究者的重视。由于钨与热沉材料CuCrZr之间的物理性质相差较大,直接结合容易在界面处产生较大热应力而导致涂层的开裂进而使PFC失效。本文采用有限元方法对W/Cu梯度涂层的PFC在ITER相关工况的不同热流密度和不同梯度层厚度情况下对W/Cu PFC热应力分布及W的表面温度分布的影响进行了研究。结果表明功能梯度涂层能有效的缓解涂层连接界面间产生的热应力；涂层的表面温度随梯度涂层的厚度增加而线性升高；随热流密度的增加涂层的最大等效应力升高；在大于800MW/m2的瞬态偏位热流密度载荷下,涂层开始熔化。设计了以Mo/Cu-Mo/W为中间过渡层的涂层结构。使用大气等离子喷涂(APS)技术,分别以羰基钨粉和结晶钨粉为原料在110mm×130mmm的CuCrZr基体上成功地制备了总厚度～4mm的钨涂层,涂层没有发生开裂或剥落。证实了使用Mo作为中间过渡层在CuCrZr上制备厚W涂层的可行性。优化工艺后涂层的孔隙率小于2%。结果表明使用球形度好的羰基W粉制备出来的涂层整体性能优于无规则的结晶W粉制备的涂层。断口形貌显示涂层呈脆性断裂,使用EDS面扫描测得的涂层的平均氧含量较高(>6%)。在柱状晶结构的片层中没有发现氧的存在,氧主要分布在涂层中的疏松的片层间结构中。由于涂层的氧含量较高导致涂层的热导率最高仅12.52 W·m-1·K-1。在高强度脉冲离子束模拟的与ITER相关热流载荷下对APS制备的W涂层进行了热冲击实验。涂层在单次高能离子束冲击下部分片层开始熔化,且裂纹增多。涂层出现气泡以及由于气泡破裂而形成的泡沫状结构。在十次冲击后涂层表面全部重熔,并形成与在He等离子体辐照下产生的相似的微孔结构。涂层片层中的裂纹进一步增多。