面向等離子體W-Nb系復(fù)合材料制備及其性能研究.pdf

1、由于鎢及鎢合金具有高熔點(diǎn)、低濺射性、高熱導(dǎo)率和低的氘滯留等優(yōu)點(diǎn)，因此被認(rèn)為是面向等離子體第一壁的最佳候選材料。然而低溫脆性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度高和輻照脆化等問題限制了其在聚變反應(yīng)堆的應(yīng)用，微合金化是一種有效提高鎢基復(fù)合材料綜合性能的方法。本文采用機(jī)械球磨Nb、Ti等合金元素改性W基復(fù)合材料，并采用SPS燒結(jié)來制備新型的W基復(fù)合材料。研究了不同Nb含量、不同球磨時(shí)間、Nb和Ti協(xié)同作用以及Nb和TiC協(xié)同作用對W基復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。

2、主要研究結(jié)果如下:
　　(1)Nb摻雜W-TiC復(fù)合材料可以明顯提高其相對密度和熱導(dǎo)率，同時(shí)Nb摻雜可以明顯提高W-TiC復(fù)合材料高溫拉伸強(qiáng)度等性能。
　　(2)少量Nb和Ti摻雜W材料，可以有效降低D2滯留量，提高W-Nb/Ti復(fù)合材料的氘滯留抗性。W-Ti/Nb復(fù)合材料的孔隙率將隨著Ti含量增加而增加。隨著摻雜的Ti含量增加，W基復(fù)合材料的顯微硬度值從697.0 HV降低到608.9 HV。當(dāng)Ti含量達(dá)到4wt％時(shí)，拉伸

3、強(qiáng)度達(dá)到最大值(410.53MPa)。W-Nb/Ti復(fù)合材料在燒結(jié)過程中形成了Ti(X)W(1-X)固溶體。
　　(3)隨著球磨時(shí)間增加，W-Nb復(fù)合粉末晶粒尺寸減小，而晶格應(yīng)變和位錯密度增加。經(jīng)25 h球磨后制得的W-Nb復(fù)合材料擁有最低的孔隙率，并且富Nb相細(xì)小均勻分布在鎢合金的晶粒內(nèi)部和晶界上。球磨25 h的W-Nb復(fù)合材料擁有最佳的抗氘輻射性能。
　　(4)隨著Nb含量增加，復(fù)合粉末顆粒尺寸減小。Nb合金元素可以有效