钨铜功能梯度材料（简称W/Cu FGM）尤其是高热负荷W/Cu FGM是近年来国内外研究热点材料。由于工作条件恶劣，又受目前技术手段的制约，高热负荷条件下W/CuFGM的工作应力只能通过有限元软件来模拟，目前常用的ANSYS有限元分析软件虽然提供了可视化操作和APDL等建模方法，但对于高热负荷条件下W/Cu FGM工作应力重复性模拟显得很吃力。为了促进优化设计为工程实际服务，把设计人员从传统繁琐的强度分析中解脱出来，迫切需要建立操作简单、仿真准确的快速仿真平台即高热负荷W/Cu FGM工作应力的可视化模拟系统。基于此，本文通过Visual Studio2010可视化设计平台，对ANSYS有限元软件进行了二次开发，验证其有较高的可靠性，并基于可视化模拟系统模拟结果，对高热负荷W/Cu FGM的结构和材料成分进行了优化设计，并用最新的超重力熔渗技术制备出成分最优化的W/Cu FGM。本文研究内容及结果如下：首先，根据ANSYS二次开发技术，使用VB.NET语言编制了高热负荷W/Cu FGM工作应力可视化模拟系统。并将可视化模拟系统计算结果、实际工况结果和ANSYS模拟结果进行对比验证分析，发现开发的可视化模拟系统不仅可以提高效率并且具有较高的可靠性。其次，通过高热负荷W/Cu FGM工作应力可视化模拟系统对高热负荷W/Cu FGM热应力分析及结构进行优化设计，结果显示W/Cu FGM的成分分布系数为p=1.3，顶端钨板表面承受30MW/m2的稳态热流密度负荷时，最大等效应力为180MPa，与无梯度材料的模型（p=0）相比，其最大等效应力降低约79%，热应力缓和最明显。并且当梯度层数大于4层，厚度大于3mm，钨板的厚度在1mm-3mm时，最大等效应力降低最多，热应力缓和最明显。最后，根据开发的可视化模拟系统优化的结果，利用超重力燃烧合成熔渗技术制备出p=1.49接近1.3的W/Cu FGM，并通过W/Cu FGM相结构、显微组织及其硬度检测对W/Cu FGM进行组织形貌的研究，结果表明，超重力燃烧熔渗方法可以制备出优化设计的富W的W/Cu FGM，即能够承受较高热负荷的W/Cu FGM。