核聚变反应堆装置可用来约束核聚变反应中的高温的等离子体流,它的可行性决定聚变核电的可行性。聚变装置的面向等离子体材料(Plasma Facing Materials,PFMs)将直接面向反应堆中的高温等离子体。金属钨(W)被认为是比较有前景的PFMs候选材料之一。制造面向等离子体部件(Plasma Facing Component PFC)时最有效的方法之一是涂层技术。大气压等离子体喷涂技术(APS)具有操作简单,低成本、高效率等优点被应用于钨涂层的制造。本论文将使用大气压等离子体喷涂技术,在金属钼的基底上制备钨涂层。并对喷涂粒子的速度、温度和流量等参数进行实时监测。论文阐述了APS喷涂过程中喷涂粒子的氧化机理和孔隙形成机制,并以此设定实验方案,使用真空高温退火和氢气退火的手段,来降低APS-W涂层的含氧量和孔隙率,提高涂层质量。实验中对退火处理后的钨涂层的孔隙、含氧量、硬度等都进行了表征,并重点分析了高温退火对涂层孔隙率、含氧量的影响,及退火温度对涂层与钼基底交界面扩散层的厚度的影响。结果表明,1100℃-2100℃的真空高温退火后,涂层含氧量降低;涂层截面和表面的再结晶现象明显,柱状晶消失,晶粒粗化;涂层截面SEM图显示层与层之间出现明显的缝隙;涂层的孔隙率上升,中值孔径增大,硬度降低;真空高温退火之后可迅速提高钨钼扩散层的厚度。800℃的氢气退火可在较短的时间内降低涂层含氧量,而且基本不改变涂层的孔隙率和硬度。使用强流脉冲电子束装置模拟ELM(边缘局域模),对真空高温退火后的钨涂层进行了瞬态高能电子束的热负荷测试,结果显示了真空高温退火后的APS-W涂层抗热负荷和抗热冲击能力比较强。