面向等離子體細(xì)晶粒鎢塊體材料的制備及輻照效應(yīng)的研究.pdf

1、細(xì)晶鎢材料因具有高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率、低蒸汽壓、低濺射產(chǎn)額和低的氫滯留性能等優(yōu)點(diǎn),成為國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)計(jì)劃中最有應(yīng)用前景的面向等離子體材料(Plasma Facing Materials, PFMs)之一。然而,當(dāng)前國內(nèi)外所研究制備的鎢材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到ITER的要求,還需進(jìn)一步提高其性能。
　　本文通過高能球磨結(jié)合放電等離子

2、燒結(jié)技術(shù)(Spark Plasma Sintering, SPS)制備了細(xì)晶鎢材料,著重研究高能球磨工藝參數(shù)球磨時(shí)間、球料比、過程控制劑(Process Control Agent,PCA)含量等對(duì)粉末的形貌及晶粒尺寸的影響;研究粉末在高能球磨過程中納米化的演變規(guī)律;研究活化后的鎢粉對(duì)燒結(jié)體的密度、顯微組織及性能的影響;研究不同復(fù)合添加劑(TiC、Y2O3、La2O3)和助燒劑(Ni、Mo)對(duì)鎢塊體材料顯微組織及力學(xué)性能的影響;研究不同

3、鎢材料的抗質(zhì)子輻照性能,探討晶粒尺寸對(duì)抗輻照性能的影響。獲得了以下一些有價(jià)值的研究結(jié)果:
　　采用高能球磨法結(jié)合放電等離子燒結(jié)技術(shù)可制備出細(xì)晶鎢塊體材料。在最佳球磨參數(shù)條件下制備的粉末顆粒形狀近似球形,其平均晶粒尺寸為15nm,內(nèi)應(yīng)變達(dá)到0.73。經(jīng)SPS燒結(jié)后,其燒結(jié)體的相對(duì)密度達(dá)91.36％,晶粒尺寸均勻,大小約為8μm,顯微硬度達(dá)到546HV。
　　TiC、Y2O3、La2O3等復(fù)合添加劑的添加可有效降低鎢晶粒尺寸,其

4、中TiC的晶粒細(xì)化效果最好。當(dāng)TiC的百分含量達(dá)到10％時(shí),材料的晶粒尺寸達(dá)到1μm以下,而相對(duì)密度達(dá)93.68％。助燒劑 Ni能夠?qū)崿F(xiàn)鎢的低溫?zé)Y(jié)并明顯提高材料的相對(duì)密度。制備的W-5％Ni復(fù)合材料的相對(duì)密度達(dá)到96.17％,晶粒尺寸在1μm左右且大小均勻。將復(fù)合添加劑和助燒劑聯(lián)合使用可同時(shí)提高材料的相對(duì)密度和顯微硬度,制得的W-10％TiC-5％Ni復(fù)合材料,相對(duì)密度為96.56％,硬度達(dá)到了1398HV。
　　W-10％Ti