钨基材料烧结工艺研究及其复合强化
【作者】 李辉；
【导师】 索进平；
【作者基本信息】 华中科技大学 ， 材料工程， 2019， 硕士
【摘要】 聚变能将是未来人类社会重要能源之一,第一壁材料是聚变堆建造的核心材料。第一壁材料直面聚变反应,服役环境十分恶劣。钨因其高温强度高、熔点高、导热系数高、溅射阈值高、与氚无反应、腐蚀速率低等特点被选为第一壁候选材料之一,但是室温脆性问题严重限制了其在热冲击环境下的使用。本文为改善面向等离子体钨材料的脆性问题,主要从烧结工艺以及复合强化两方面进行研究。为了得到细晶结构的钨粉烧结材料,达到细晶强化的目的,本文借鉴了陶瓷粉末的两步烧结法并以其工艺曲线为基础,对烧结过程中不同阶段的温度进行了一系列探究,得出了适用于钨粉烧结的新工艺。该工艺通过利用烧结过程中不同致密化机制之间的激活能差,以平均粒径为3μm的钨粉为原料,加以球磨细化,可以制备出相对密度99%以上且晶粒细小的钨材料,强度也得到较大提升。随后对烧结压强做了简单研究,结果表明材料性能随压强的提升而增强。对烧结过程中样品不同阶段的形貌进行分析发现,烧结致密化过程主要发生在低温保温阶段。在复合强化的研究中,分别使用了钽片、钨片以及钨纤维对钨基体进行强韧化研究。分别使用传统烧结工艺与两步烧结工艺对钽片复合材料进行烧结,两步烧结样品中钽片能保持完整... 更多
【Abstract】 Fusion energy will be one of the significant energy sources for human society in the future.The first wall material is the core material for the construction of fusion reactors,which directly confronts the fusion reaction and its environment is quite harsh.Tungsten has been selected as one of the first wall candidate materials on account of its high temperature strength,high melting point,high thermal conductivity,high sputtering threshold,no reaction with ruthenium as well as low corrosion rate... 更多
【Key words】 fusion reactor； first wall tungsten material； two-step sintering； fine grain structure； composite strengthening；