合金化改性钨基材料的组织和性能研究与发展

开发受控核聚变能源是一种解决未来能源问题的有效途径。多年来国内外研究发现,钨具有高熔点、高热导率、低物理溅射率、低氚滞留、低肿胀等优点,被认为是最有潜力作为第一壁的候选材料。应用于核聚变反应堆极端环境中的材料,要求具有良好的抗氧化性能、力学性能、抗辐照性能等综合性能。但钨的抗氧化性能较差、再结晶温度较低、脆韧转变温度较高和辐照敏感性,实际应用中还有许多待解决之处。因此需要通过合金化,掺杂第二相弥散强化和制备超细晶钨的手段改善钨基材料性能。合金化是最常用的改善钨基体材料性能的手段之一。结合了近些年来研究成果,综述了掺杂合金元素对钨基材料性能方面的改善效果、作用机理以及分析了未来的发展趋势。     

核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究进展

总结了核反应堆中应用非常广泛的奥氏体不锈钢的不同辐照损伤行为,包括辐照诱导显微结构变化、辐照诱导偏析、辐照诱导析出、辐照诱导应力腐蚀断裂等;从试验方法和奥氏体不锈钢种类等方面提出了核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究方向。     

钨与异种材料连接的研究进展

钨及其合金是制造各类电子光学材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物不可或缺的材料,它与异种材料钢、铜等连接形成新构件能够满足不同工作条件对材质的不同要求并发挥不同材料的性能优势,因此,实现钨/钢、钨/铜等异质材料高质量、高可靠连接,对于拓展钨及其合金在冶金、国防、电子、核电等领域的应用具有重要意义。但是,钨与钢、铜等的互溶性有限、物理化学性能差异较大,导致焊接性差。本文综述了国内外关于钨/钢及钨/铜连接技术的研究现状,并展望了钨与异种材料连接的技术方向和发展前景。     

低能高通量氦离子辐照下W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金损伤行为研究

采用放电等离子烧结技术制备了W₂₈Ta₂₈V₂₈Zr₈Sc₈高熵合金,研究了高熵合金在低能量、高通量氦离子辐照下的损伤行为。结果表明,在相同He离子辐照参数下,高熵合金表现出比纯W更优异的抗辐照损伤性能。不同He离子能量条件下,高熵合金中出现严重Fuzz结构时的He离子能量阈值远高于纯W。在相同辐照参数下,高熵合金有着明显小于纯W的Fuzz层厚度。W₂₈Ta₂₈V₂₈Zr₈Sc₈高熵合金中不同相区在辐照后表现出不同的表面形貌特点,这与构成相区主要元素的He离子辐照行为有关。通过设计高熵合金的显微组织,可以获得优良的抗辐照材料。     

核聚变堆用钨表面超精密抛光的研究现状与趋势

钨作为未来核聚变堆中最有前景的面向等离子体材料,在反应堆工况下将承受高能粒子的辐照冲击。表面质量的好坏会直接影响材料的氢/氦滞留行为和辐照损伤程度,进而影响聚变堆的安全性和可靠性。现阶段,针对钨的抗辐照改性研究主要着眼于材料的成分、结构和组织设计,关于机械加工对材料表面抗辐照改性的研究甚少。文章聚焦前沿科学问题,从机械加工角度分析核材料领域科学问题,结合国内外相关研究成果及核聚变堆用钨(PFM-W)的机械加工现状,阐述了PFM-W表面超精密抛光的必要性。通过对比不同抛光方法,提出了磁流变抛光和力流变抛光是较为适合PFM-W表面超精密加工的观点,并对未来PFM-W表面超精密抛光研究趋势进行了分析,重点在抛光方法的探索以及抛光后材料表面质量对抗辐照性能影响的研究。     

生物质锅炉管道耐腐蚀涂层的力学性能

采用高速电弧喷涂技术在20钢表面制备FeNiCrTi涂层.结合显微组织、显微硬度、扫描电镜分析、能谱分析、X射线衍射等分析方法对涂层的组织结构、力学性能及拉伸断口形貌进行研究分析.结果表明:FeNiCrTi涂层主要由固溶相的凝片叠加组成,中间夹杂着氧化物相、未熔颗粒相和孔隙;涂层具有较高的显微硬度和内聚强度,以及良好的抗热震性能.拉伸断口的微观特征为:固溶相的韧性韧窝特征、叠层间凝片分离脱开、未熔颗粒整体拔出.     

掺杂复合稀土氧化物对W-20Cu复合材料组织与性能的影响（英文）

以偏钨酸铵和硝酸铜为原料,采用EDTA-柠檬酸法制备了含有0%～0.8%(质量分数)稀土氧化物(Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9),SDC)的W-20Cu复合粉体,所制备的复合粉体经压制成形、1250℃烧结2 h后获得SDC/W-20Cu复合材料烧结体。对所制备复合粉体进行物相、形貌的表征;研究稀土氧化物的添加对SDC/W-20Cu烧结体的密度、组织结构和物理力学性能的影响。结果表明:所制备的W-Cu复合粉体平均粒度为100～200 nm;同时,SDC的添加对烧结体的密度和电导率会有轻微的影响,但能够抑制晶粒的长大并明显改善烧结体的力学性能。经1250℃烧结后,SDC/W-20Cu烧结体的相对密度均高于97%;当SDC的添加量为0.6%时,具有最大的抗弯强度和显微硬度HV,分别是1128 MPa和3180 MPa;此外,在室温和600℃的测试条件下,其最大的抗拉强度分别可以达到580和258 MPa。     

非贵金属活化氧化铝陶瓷基板化学镀铜研究

提出一种新型的非贵金属活化法辅助二次化学镀的氧化铝陶瓷基板化学镀铜工艺,成功制备了表面完整、分布均匀的铜镀层,进一步通过冷场发射扫描电镜(FE-SEM)做了具体分析。可以发现,经预处理活化之后的氧化铝基板表面产生一定程度的表面缺陷,主要包括不同梯度的台阶,颗粒与颗粒之间的边缘化以及‘地道式’的孔洞。在第一次化学镀铜沉积一定量的铜颗粒之后表面仍存在大量的空隙,即未镀区域。但在二次化学镀工艺之后,表面完全覆盖镀层,其中镀层表面上小的圆球状(2~3μm)铜颗粒夹杂在大的胞状(4~5μm)颗粒之间,整体上为颗粒与颗粒的物理聚集然后通过堆垛而形成的。     

Effect of Al content on high temperature erosion properties of arc-sprayed FeMnCrAl/Cr_3C_2 coatings

Three types of FeMnCrAl/Cr3C2 coatings with different Al content were deposited on 20# steel substrates by the high velocity arc spraying (HVAS) process. Surface microstructures of the coatings were analyzed by optical microscopy (OM) and X-ray diffractometry (XRD). High temperature erosion (HTE) tests were performed in an erosion tester at different impact angles. The surface morphologies of the eroded coatings were observed on a field emission scanning electron microscope(FE-SEM). The laminated structure is found on all the prepared coatings with the porosity and oxide fraction in the coatings decreasing with the Al content from 0 to 15% (mass fraction). Sample FA3 with 15% Al, possessing the lowest porosity and oxide fraction, has the best HTE resistance, which demonstrates that Al addition can improve the HTE resistance of the coatings. The erosion rate of sample FA1 exhibits a maximum value at 90° impact angle. The maximum erosion rates of both FA2 and FA3 samples appear in the range of 60°-90° impact angles. Erosion loss of the coatings occurs through brittle breaking, cutting and fatigue spalling.     

低合金高速钢的物理气相沉积技术应用与发展

简述了低合金高速钢的应用和物理气相沉积技术的发展现状,介绍了物理气相沉积技术在低合金高速钢的应用情况,提出物理气相技术用于低合金高速钢刀具是目前发展刀具材料的重要发展方向之一.