CFETR水冷包层第一壁是由面向等离子体材料钨和结构材料铁素体/马氏体钢组成的。严苛的聚变堆环境要求钨和钢必须以冶金结合的方式连接,并获得缺陷率较低的焊接接头。针对此项技术要求,本论文从模拟和试验两个方面开展了热等静压工艺制备高性能钨和钢连接的研究。首先,针对钨/钢热等静压焊接过程中存在的中间层影响,利用ANSYS有限元法计算了采用不同中间层的钨/钢焊接接头残余应力的分布情况。结果表明:残余应力受中间层材料屈服强度及热膨胀系数影响;当残余应力足够大时,具有较小屈服强度的金属趋于首先变形,拥有较小屈服强度的中间层可以有效缓释钨和钢之间的残余应力。其次,利用ANSYS有限元法分析了包含不同材料和厚度中间层的第一壁小模块在热辐照工况下的温度场分布。结果表明:随着中间层厚度的增加,钨和中间层金属的最高温度呈缓慢线性增长,而钢的最高温度变化幅度较小。包层第一壁在设定热辐照工况下,当中间层钛,镍,铜厚度小于2mm时,部件温度未超出各材料的可用范围。在理论分析的基础上,试验研究了包含不同中间层的钨/钢热等静压焊接接头的组织和性能。试验结果表明:在特定温度范围内,采用较高的焊接温度将获得连接强度更高的焊接接头;钨/中间层/钢焊接接头多以脆性方式断裂,无脆性反应产物的接头连接强度较高,甚至可能以塑性方式失效。试验还发现钨/钛/钢接头的焊接强度相对较高,但是在一个大气压的氘气压强暴露下,钛中间层会氢致脆裂。为了防止氢致金属断裂,未来研究钨/中间层/钢焊接过程中要考虑氢同位素暴露问题,进而验证焊接接头是否适用于聚变堆氢同位素环境。最后,试验研究了钢材在热等静压过程中组织和性能的变化,试验结果表明:去除包套后的钨/中间层/钢接头易在正火过程中发生崩裂;未发生崩裂的焊接接头,钢的组织可以回复到接近母材水平,但接头连接强度会受到影响。通过分析对比试验和模拟结果,可以得到如下结论:无论从界面反应产物,热应力缓释或最终失效方式来看,用铜/镍作为中间层热等静压焊接得到的钨/钢接头的性能具有明显优势;若未来聚变堆材料允许使用铜和镍,在焊接钨/钢时可优先考虑铜和镍双层中间层的技术方案。