La_2O_3-TiC/W复合材料的制备与力学性能研究

采用粉末冶金法制备La2O3和TiC协同增强钨基复合材料,研究La2O3-TiC/W复合材料的室温力学性能。结果表明:与纯钨相比,La2O3和TiC显著提高材料的硬度、弹性模量、抗弯强度和断裂韧性;La2O3-TiC/W复合材料抗弯强度在TiC的质量分数为5%时出现最大值898MPa,断裂韧性在TiC的质量分数为10%时出现最大值10.07MPa.m1/2。质量分数为1%的La2O3与质量分数为5%的TiC协同作用时,La2O3-TiC/W复合材料具有较好的综合力学性能。     

偏滤器第一壁W/Cu FGM的热应力模拟与优化设计

采用有限元ANSYS软件对偏滤器第一壁W/Cu FGM进行热应力模拟分析,并对其参数进行优化设计。结果表明,优化后的梯度层应力较无梯度层时得到了极大的缓和,最大等效应力值降低58%。最优化的梯度层层数为5,Cu浓度分布指数为0.4;同时在10 MW/m2的表面热流冲击下,表现出较好的抗热冲击能力     

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。     

面向等离子体高热负荷部件中的关键性连接技术

介绍一种C/C复合材料与铜合金热沉的大面积连接技术,C/C表面首先经过激光毛化处理,再经活性浇铸一薄铜层,后通过钎焊或电子束焊与CuCrZr合金实现大面积连接.数值模拟结果显示,这种连接可以稳态承受10 MW/m2的热负荷长期作用;电子束模拟热负荷试验结果也显示,平护瓦型碳纤维增强复合材料连接结构在经受12 MW/m2热负荷,1 000次热疲劳试验后没有出现热烧伤斑点等损伤现象;Monoblock型连接结构在经受15 MW/m2,300次热疲劳试验后,也没有出现明显的损伤现象.结果表明,该种连接技术完全可以满足EAST装置高热负荷部件5～8 MW/m2的需要.     

机械球磨对TiC/W复合材料组织性能的影响

采用机械高能球磨法制备出TiC/W纳米晶复合粉体,复合粉体经压制并在1823K烧结制备得到TiC/W复合材料.研究了机械球磨对TiC/W复合材料组织结构和力学性能的影响.结果表明,球磨后的烧结组织均匀致密,没有缝隙和空洞出现.机械球磨能够降低烧结温度,提高块体致密度和室温抗弯强度;抗弯断口形貌在球磨后逐渐变平整,断裂形貌由沿晶断裂转变为穿晶断裂.     

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.     

聚变装置第一壁真空等离子喷涂B4C涂层研究

Ｂ４ Ｃ 涂层提供了低 Ｚ（ 原子序数） 和稳定的耐熔表面。在不锈钢和铜合金基片上直接采用真空等离子喷涂法实现２００ μｍ ～３００ μｍ 厚的 Ｂ４ Ｃ 涂层, 是一种经济、快速且有效的第一壁制造工艺。通过对影响 Ｂ４ Ｃ 涂层质量的诸多工艺参数进行优化, 在温度和气氛可控的条件下实现抗热冲击性能良好的 Ｂ４ Ｃ 涂层。该涂层适于作为核聚变装置第一壁耐等离子冲刷的保护涂层。     

Evaluation of The Thermal Performance of Multi—Element Doped Graphite under Steady—State High Heat Flux

Multi-element doped graphite,GBST1308 has been developed as a plasma facing material(PFM) for high heat flux components of the HT-7U device.The thermal performance of the material under steady-state(SS) high heat flux was evaluated under actively cooling conditions,the specimens were mechanically joined to copper heat sink with supercarbon sheet as a compliant layer between the interfaces.The experiments have been performed in a facility of ACT (actively cooling test stand) with a 100kW electron gun in order to test the suitability and the loading limit of such materials.The surface temperature and bulk temperature distribtuion of the specimens were investigated.The experimental results are very encouraging that when heat flux is not more than 6 MW/m^2,the surface temperature of GBST1308 is less than 1000℃,which is the lowest,compared with IG-430U and even with CX-2002U(CFC),The primary results indicate that the mechanically-joined material system by such a proper design as thin tile.Super compliant layer,GBST as PFM and copper-alloy heat sink,can be used as divertor plater for HT-7U in the first phase.     

氧化镧增强钨合金高能电子束烧蚀研究

对W-La2O3合金在入射电子束不同能量密度辐照下的烧蚀性能进行了研究.结果表明:随着烧蚀时间的延长,表面温度上升,温度与烧蚀时间的关系近似呈线性,热流密度增加,表面温度在相同时间内上升幅度增大.在热流密度为0.5MW/m2烧蚀时,样品完好.热流密度为3MW/m2时,表面无宏观裂纹,试样表层几个微米内出现微裂纹,微裂纹沿钨晶粒边界交织成网状分布.热流密度为5MW/m2时,试样表层约十几个微米深度内出现熔融,基体晶粒组织无变化.当热流密度增加至8MW/m2时,试样熔化深度过半,内部较大的热应力导致试样扭曲变形失效破坏.W-La2O3合金抗烧蚀性能较好,热流密度增加到5MW/m2时,烧蚀率很小且变化不大,随着入射电子束热流密度增加,抗烧蚀性能下降,烧蚀率逐渐增大,当热流密度增加到8MW/m2时,质量烧蚀率达到2%.