W-La2O3合金的电子束热负荷性能研究

用粉末，台金法制备W-La2O3合金，在高能电子束轰击下对其进行高温热负荷循环模拟试验。结果表明，在8Mw／m。（脉冲2s）条件下，w-La2O3合金经受100次热负荷循环后，表面出现有微观裂纹，微裂纹沿钨晶粒晶界呈现出网状，微裂纹并未扩展形成宏观裂纹，表面无明显损伤。电子束热负荷循环后W-La2O3合金组织结构变化不明显。热负荷循环未造成材料的熔化飞溅和蒸发，质量并未出现明显变化。W-La2O3合金表面熔融，硬度值增加，基体硬度未出现较大变化。     

纳米TiC颗粒弥散增强超细晶钨基复合材料的组织结构与力学性能

采用高能球磨和热压烧结的方法成功制备了纳米TiC颗粒弥散增强超细晶W基复合材料,并对其组织结构、室温力学性能进行了研究.研究结果表明,当纳米TiC颗粒含量较小时,高能球磨可以使TiC颗粒均匀分散到W基体中,烧结后,TiC颗粒尺寸约100nm,当纳米TiC颗粒含量较高时,局部出现团聚现象;纳米TiC的加入强烈的阻碍了W晶粒的长大并使复合材料的断裂模式由沿晶断裂为主向穿晶断裂为主转变,提高了材料的力学性能;在TiC含量为1%(质量分数,下同)时,材料的致密度、维氏显微硬度、弹性模量、抗弯强度分别达到98.4%、4.33、396GPa、1065MPa.纳米TiC颗粒对复合材料的强化机制主要是细晶强化和晶界强化.     

W-TiC合金面对等离子体材料及其电子束热负荷实验研究

利用机械合金化方法制备各种W-TiC合金,并通过主要物理性能测试发现:TiC的引入能有效强化晶界,提高合金材料的力学性能,特别是W-1%TiC(质量分数,下同)合金,其相对密度、抗弯强度、维氏显微硬度和杨氏模量分别为98.4%、1065MPa、4.33和396GPa。同时电子束热负荷实验发现:在低于合金再结晶温度时,TiC能有效增强合金热负荷承受能力;然而较高的晶粒应变能导致合金材料在再结晶温度以上使用时,热负荷性能增强效果不明显。这些结果显示,约1%TiC弥散增强钨合金是较合适的托卡马克高热负荷面对等离子体材料。     

钨基面对等离子体材料的制备和性能

利用等离子体喷涂技术和弥散增强粉末冶金方法制备钨基面对等离子体材料,并对其基本物理属性进行了分析,包括气孔率及其分布、硬度、抗弯强度、结合强度。同时,利用电子束实验装置对钨基复合材料高热负荷性能进行了研究。研究发现,VPS-W涂层能够承受10MW/m~2、100s的热负荷沉积,涂层开裂、分层是其失效原因;TiC和La_2O_3弥散相增强了钨基复合材料性能,在表面温度控制在1500℃以下可作为面对等离子体材料。     

核聚变钨铜面对等离子体材料研究

介绍了钨用作核聚变面对等离子体材料的制备技术以及钨材料的微观结构以及基本性能,包括真空/大气等离子体喷涂钨涂层,超高压电阻烧结技术制备W/Cu梯度材料,粉末冶金TiC、La_2O_3弥散增强钨合金材料。研究发现,钨涂层柱状晶结构能有效地增强整体系统传热,涂层气孔率7.4%、与基体结合良好、热导率80 W/(m·K),能够承受10 MW/m~2的稳态热负荷;5层W/Cu梯度材料无裂纹、孔洞等缺陷存在,表现出优异的热力学性能;La_2O_3和TiC在钨合金中起到"钉扎"作用,大大改善了钨材料晶界力较小,脆性等缺点,提高了冶金材料的性能。     

热循环对TiC／W复合材料组织和性能的影响

采用真空热压法制备TiC／W复合材料,研究了电子束热循环处理对其组织性能的影响。结果表明,电子束热循环处理对TiC／W复合材料试样表面造成了明显的损伤,试样局部表面熔化严重,冷却后呈波纹状。经热循环处理后TiC／W复合材料的微观结构发生了明显的变化：晶内位错密度增大,晶界处形成位错塞积群。此外,热循环处理导致TiC／W复合材料的抗弯强度下降,使试样表面以下200μm深度内显微硬度提高。     

机械合金化制备TiC/W纳米晶复合粉体的烧结特性

利用高能机械球磨制备出W-10%TiC复合粉体并进行烧结,分析了粉体特性和烧结体的组织形貌.结果表明:球磨使引入的镍铁和钨形成固溶体,并且产生大量缺陷,从而促进烧结致密化.随着球磨时间的延长,粉体晶粒尺寸下降,点阵畸变逐渐增大,经过球磨后粉体具有较高的烧结活性,并且随着球磨时间的延长,复合粉体烧结后密度逐渐增加.烧结体显微组织均匀致密,没有间隙和空洞出现,其中钨颗粒近似呈球状,粒径为20～30 μm,碳化钛颗粒基本保持原始颗粒大小(1～2 μm)弥散分布在相邻的钨颗粒边界处;钨镍铁相呈网状组织包围着部分钨和碳化钛颗粒,其体积随着球磨时间延长而增加.     

低温制备高致密度细晶W-10％TiC复合材料

采用高能球磨结合真空热压的手段制备了W-10％（质量分数）TiC复合材料。采用扫描电镜、透射电镜和x射线衍射等对复合粉体及复合材料进行表征。结果表明，通过高能球磨得到了粒径均匀，平均粒径约为100nm的纳米复合粉体，粉体经过1700℃真空热压烧结后致密度达到99．1％，并且保持细晶结构（平均晶粒尺寸为0．8gm）。热压和高能球磨导致的机械活化以及引入的Fe、Ni等杂质是复合材料低温烧结达到高致密度的重要原因。     

La2O3-TiC/W复合材料组织结构与力学性能

采用真空热压烧结法制备La₂O₃-TiC/W复合材料,并对其组织结构和力学性能进行了研究。结果表明：在一定成分范围内,La₂O₃和TiC的加入提高了复合材料的力学性能,La₂O₃和TiC共同作用时的强化效果强于La₂O₃和TiC单独作用的强化效果,但La₂O₃-TiC/W复合材料的密度和相对密度随TiC含量的增加而下降,并进而影响硬度和弹性模量的提高, 适量的La₂O₃有益于相对密度的提高;抗弯强度在1%La2O3 5%TiC/W成分含量时出现最大值901MPa,而断裂韧性在成分含量为0.5%La₂O₃-10%TiC/W时出现最大值10.07MPa·m1/2。本研究中,1%La₂O₃-5%TiC/W成分配比时具有较好的综合力学性能。La₂O₃-TiC/W复合材料的强化机制为细晶强化和载荷传递,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转和桥接。     

W-10%TiC复合材料的制备与力学性能研究

采用高能球磨手段制备了W-10%TiC(质量分数, 下同)纳米复合粉体, 并采用热压方法烧结成致密块体, 研究了高能球磨、烧结温度、烧结时间及烧结压力对复合材料致密度和力学性能的影响. 结果表明: 高能球磨后, 复合粉体的颗粒形状近似球形, 粒径均匀, 平均粒径为100 nm, 并且纳米复合粉体的烧结温度大大降低, 其原因是粉体的颗粒细小、扩散系数高、表面能高等性质及球磨过程中少量Fe, Ni杂质的引入. 对所制备纳米粉体而言, 较合适的烧结工艺为: 1700 ℃, 30 Mpa压力下烧结60 min, 在此工艺条件下制备的复合材料的致密度达到98.4%, 抗弯强度和断裂韧性分别达到: 681 Mpa, 6.24 Mpa·m1/2.