Design,Analysis and R＆D of the EAST In-Vessel Components

In-vessel components are important parts of the EAST superconducting tokamak. They include the plasma facing components, passive plates, cryo-pumps, in-vessel coils, etc. The structural design, analysis and related R＆D have been completed. The divertor is designed in an up-down symmetric configuration to accommodate both double null and single null plasma operation. Passive plates are used for plasma movement control. In-vessel coils are used for the active control of plasma vertical movements. Each cryo-pump can provide an approximately 45 m^3/s pumping rate at a pressure of 10^-1 Pa for particle exhaust. Analysis shows that, when a plasma current of 1 MA disrupts in 3 ms, the EM loads caused by the eddy current and the halo current in a vertical displacement event （VDE） will not generate an unacceptable stress on the divertor structure. The bolted divertor thermal structure with an active cooling system can sustain a load of 2 MW/m^2 up to a 60 s operation if the plasma facing surface temperature is limited to 1500 ℃. Thermal testing and structural optimization testing were conducted to demonstrate the analysis results.     

稀土和稀土氧化物对钨铜电触头材料性能影响的对比分析

利用粉末冶金技术制备出添加不同含量稀土和稀土氧化物的W-Cu电触头材料,比较稀土和稀土氧化物对W-Cu合金物理性能、力学性能的影响,同时利用金相显微镜观察组织形貌。结果表明,添加稀土单质较添加稀土氧化物更能提高W-Cu材料的相对密度、硬度及导电性能;而且W-Cu合金中最适宜的稀土添加量(质量分数)为3%。     

钨铜合金表面粗糙度对抗电弧烧蚀性能的影响

将纯W、纯Cu和W70Cu30合金分别进行机械磨光、电解抛光和机械抛光后获得3种不同的表面状态,在专有设备上模拟电触头材料的电弧烧蚀过程,通过扫描电子显微镜观察首击穿烧蚀形貌。结果表明:通过机械抛光获得的表面粗糙度最小,对于W70Cu30合金可达到0.044μm,电解抛光次之,机械磨光最大;随表面粗糙度降低,W70Cu30合金的击穿场强逐渐增大,烧蚀区域趋于规整化,烧蚀产物增加,烧蚀坑的分布更加集中,纯W、纯Cu也表现出相同的现象;在本实验条件下材料表面粗糙度在0.2~0.3μm时,其抗电弧烧蚀性能最好。     

新型达克罗涂层的制备与组织结构

目的 制备环保的无铬达克罗涂层,研究涂层烧结和腐蚀前后微观组织结构的变化,探究涂层的防腐机制。方法 用锌铝合金粉替代锌铝混合粉,钼酸盐和硅烷偶联剂取代铬酸盐制备无铬达克罗涂料,采用喷涂技术在Q235钢基体上涂装制备涂层。通过X射线衍射仪(XRD)分析涂层在烧结和腐蚀前后的物相组成。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析涂层在烧结和腐蚀前后微观组织形貌的变化。结果 钢基体上无铬达克罗涂层组织致密,表面平滑,呈银灰色,无明显孔隙,涂层厚度为8~12 μm。涂层烧结前后表面均由富锌α相、富铝η相和Fe相组成,但烧结后物相的结晶程度较高,未有新相产生。涂层与基体结合紧密在于涂层中的Zn和Al与基体中的Fe在结合界面处相互扩散形成冶金结合。在浸泡试验中,锌铝合金粉优先溶解为海绵状组织,随后与腐蚀介质反应生成针状成岛状分布的腐蚀产物,腐蚀产物包括Zn5(OH)8Cl.H2O、Al5Cl3(OH)12.4H2O、Zn5(OH)6(CO3)2和少量Fe(OH)3。结论 烧结有利于提高涂层物相的结晶度和涂层表面的致密性,有效发挥涂层物理屏蔽作用。涂层腐蚀防护机制为:腐蚀初期主要发挥片状锌铝粉片层状结构的物理屏蔽作用和腐蚀产物填充涂层破坏区域的自修复作用,随着腐蚀时间的延长,涂层发挥牺牲阳极的阴极保护作用。     

Fe-Ni-Co合金的制备及显微组织

在1 600℃高温下以2 m3/h通入Ar气保护的方法熔炼获得Fe-Ni-Co三元合金,并进行锻造。利用金相观察、X射线衍射与硬度测试对Fe-Ni-Co三元合金的组织形貌及晶体结构进行了研究。结果表明,在高温Ar气保护下熔炼Fe-NiCo三元合金能使合金的显微组织均匀;锻造后硬度(HV)最大可提高28.4;其组成相主要以Fe、Ni化合物为主,具体为FeNi3或Fe64Ni36,当Ni含量较少时,Ni元素则可能溶于CoFe化合物之中。     

复配BTA与TTA钝化纯铜工艺研究

目的为了提高纯铜表面的耐腐蚀性。方法通过苯并三氮唑(BTA)与甲基苯并三氮唑(TTA)复配,对纯铜进行钝化,并分析钝化温度、时间及pH值对纯铜钝化效果的影响。分别运用电化学法、硝酸点滴实验、中性盐雾实验、SEM等手段对不同钝化液钝化膜的微观结构与耐蚀性能进行研究,并与铬酸盐钝化结果进行对比。结果将4 g/L BTA、4 g/L TTA复配,辅以氧化剂20 m L/L H_2O_2,对纯铜以pH值为4、钝化时间3 min、钝化温度40℃、自然风干老化1 d的钝化工艺处理后,可以生成明显的钝化膜。其表面致密,耐蚀性较好,在盐雾试验中腐蚀缓慢,其平均腐蚀速率为0.76 mg/d,自腐蚀电流密度仅为1.5660μA/cm2,缓蚀率达到81.9%,接近铬酸盐钝化的抗腐蚀效果。结论在适宜的钝化工艺下,经过BTA与TTA复配钝化后,可以在基体表面生成Cu/Cu_2O/Cu(I)BTA聚合物保护膜,同时TTA的非极性甲基形成的单分子层膜的疏水性更好,两者共同作用,形成较为致密的钝化膜覆盖在铜基体表面,明显提高纯铜表面耐蚀性。     

石墨材料的精细微观组织结构分析

本文采用JEM－3010高分辨透射电镜对普通电极石墨和三高石墨的微观组织形貌及结构进行了分析,观察了不同组织中碳的存在形式及相互关系,并对选区电子衍射（ SAED）图及高分辨透射电子显微（ HRTEM）像进行了标定、分析。结果表明,不同石墨材料的微观组织存在显著差异且相对复杂,含有晶体、非晶和微晶结构。石墨材料在低倍下表现为鳞片状镶嵌于灰色基体组织,高倍下表现为纤维状组织包覆玫瑰花状组织。普通电极石墨与三高石墨的物化性能差异主要来源于其制备方法不同导致的晶粒大小及孔隙率不同。且石墨材料中的玫瑰花组织与石墨制备原料中的石墨化炭密切相关,并含有非晶成分。     

生产中海绵钛对钛铸锭质量的影响

海绵钛是真空自耗电极电弧法熔炼钛铸锭的重要原料,海绵钛的质量直接影响了钛合金铸锭的质量,杂质含量是海绵钛质量判定的重要依据。文章综述了镁还原法生产海绵钛过程中,杂质元素的来源,以及控制杂质含量的方法,并说明了海绵钛质量对钛铸锭外观、组织和加工性能的影响。     

基于CTcP和CTF工艺的网点复制特性研究

CTcP技术采用普通预涂感光版,在国内印刷市场中的应用正逐渐增加。为了更好地控制网点的复制过程,提高印刷质量,通过实验和对比方法,采用6套不同方案,对测试版进行了输出,探讨了印版网点的复制特性,分析了印版网点的微观结构。结果表明：制版工艺、加网线数、成像分辨率均对网点复制有一定的影响。与传统的CTF工艺相比,CTcP制版工艺的网点复制性能更佳,表现为成像更精确,均匀性更好,阶调复制曲线更平滑,制版过程的可控性更佳。     

纳米晶钨铜合金表面上不寻常的电弧分布及电击穿机理

在真空电炉中利用机械合金化和热压烧结法制备出纳米晶块体钨铜合金。在进行电击穿实验时，电弧在其表面出现了分散现象，明显不同于相应传统材料电弧集中在局部的现象。这是由于纳米材料在电击穿时由于较低的逸出功、大量晶界的存在和纳米尺度的粒子能窄化钨铜界面的势垒而诱发大量电子发射所致。