W/Cu梯度功能材料的高热负荷性能研究

用等离子体喷涂和热压方法制作了W/Cu梯度功能材料(FGM)样品,用大功率ND∶YAG激光对其进行了高热负载模拟实验.结果表明,在100～400MW@m-2的瞬时(脉冲宽度为4ms)热负载下,经过200～700次热循环,未发现有W-Cu复合体开裂.在123MW@m-2的功率密度下作用700次,发现钨表面有再结晶现象及严重的晶界腐蚀和裂纹,再结晶的平均晶粒尺寸约为5～10μm,垂直于表面呈柱状结构,再结晶层厚度约20～30μm.由于激光的淬冷效应,晶粒生长的趋势并不明显.在398MW@m-2功率密度下出现了明显的腐蚀坑,坑内呈疏松的蜂窝结构,坑的边缘出现了明显沉积区,能谱分析表明沉积区集聚了大量的金属杂质.等离子体喷涂试样比热压试样更易产生晶界的断裂的裂纹.在相同的热负荷条件下,W/Cu FGM的重量损失低于石墨材料的重量损失.     

聚变堆用结构材料CLF-1研究进展

本文报道了我院近半年来低活性铁素体／马氏体钢CLF-1的研究进展。通过微观组织观察和室温拉伸性能测试，证明该钢已具有优于Eurofer97的室温拉伸性能，而且得到了全马氏体的微观组织。     

过渡层厚度对Be/CuCrZr热等静压连接性能影响

在铍上用物理气相沉积(PVD)镀上10μmTi 和10μmCu,再添加不同厚度的(分别为0.00mm、0.25mm、 0.50mm、0.75mm、1.00mm)无氧铜作为中间过渡层,与CuCrZr/316L(N)复合板基座铜合金侧通过热等静压连接。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)与电子探针(EPMA)、X 射线衍射仪(XRD)、剪切试验等方法确定了界面组织与性能。试验结果表明：各厚度无氧铜模块连接成功,界面无裂纹、空洞等缺陷,钛铜间出现三层明显的反应层,分别为CuTi₂、CuTi 以及Cu₄Ti。添加无氧铜厚度越大,剪切强度越大。     

退火对钛/铜热等静压扩散连接界面的影响

钛/铜(Ti/Cu)作为ITER 第一壁Be/CuCrZr 热等静压连接中间过渡层,形成了多层中间金属相结构,容易在Ti/Cu 金属相之间产生裂纹等缺陷。采用CuCrZr 代替Be,经过与Be/CuCrZr 相同的热等静压工艺,制作了多个CuCrZr/Ti/Cu/CuCrZr 连接件,对Ti/Cu 连接接头进行深入分析。对连接件分别进行未退火、400℃和500℃ 退火处理,去应力退火后对接头强度和缺陷分布的影响进行了研究。研究结果表明,中间钛层的两侧都形成了三层Ti/Cu 扩散层,分别为Cu₄Ti、CuTi 和CuTi₂。纯铜侧的Cu₄Ti 厚度比CuCrZr 侧的厚,使得裂纹几乎全部分布于铜侧的Cu₄Ti 与CuTi 交界处,拉伸样品极易在此处发生脆性断裂。随着退火温度升高,裂纹的产生和扩展减少。     

ITER屏蔽块真空热氦检漏装置热工水力学设计与分析

对ITER包层屏蔽块进行了热工水力学设计及分析,并给出了两套合理的加热方案。分析结果表明,可以通过分阶段改变入口气体温度的方法实现在高效加热屏蔽块的同时满足工程及部件热应力的技术要求,并通过热应力计算验证了加热过程不会对屏蔽块产生不可预期的结构破坏。     

正火和回火处理过程中W/Fe/RAFM钢接头W/Fe界面组织和剪切性能的演化

对热等静压(HIP)扩散焊制备的W/Fe/RAFM钢接头进行了正火和回火处理,以恢复其中RAFM钢的 组织和性能。采用电子探针微分析器(EPMA)和掠入射X射线衍射(GIXRD)对W/Fe界面组织的演化进行了分析,采 用剪切测试和扫描电镜(SEM)对接头连接性能的演化进行了测试和分析。结果表明,正火处理后,RAFM钢中的C 元素扩散到了W/Fe界面,Fe₂W相中W和C元素含量增加,这导致了接头剪切强度增加,而纯铁中间层强度的增加 则导致了接头剪切位移下降。回火处理后,W/Fe界面形成了W/Fe₂W/Fe₃W₃C/Fe的界面结构,回火态接头Fe₂W相 的成分和纯铁中间层强度与HIP态接头基本相同,因此回火态接头室温剪切性能基本与HIP态接头一致。     

钒合金的时效强化和高温稳定性

作为聚变堆候选结构材料之一的钒基合金是V-4Cr-4Ti。在高温下，合金中的C，N和O间隙杂质原子与Ti相互作用强烈，形成Ti-CON型沉淀相，影响合金的性能。已有的研究结果表明，对于经固溶处理的V-4Cr-4Ti合金，在-700℃退火时形成高度弥散分布的细小沉淀相，强化合金的同时，降低合金的塑性。但A．Nishimura的研究结果显示，合金的塑性降低值不大，应在可接受的范围。     

中子辐照对钒合金强塑性的影响及其温度效应

研究了经中子辐照和未经辐照钒合金在不同温度下的拉伸强塑性，提出了一个拉伸过程卸载后再拉伸的模型来研究经中子辐照和未经辐照合金的拉伸变形规律。结果表明，合金经中子辐照后引起的变形强化大小与未经辐照的相似，此后的塑性变形特征几乎一致。对于V4Cr4Ti合金，为防止突发断裂事故，辐照后的屈服强度应低于400MPa。