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行业技术|聚变堆面向等离子体材料的研究动态

   更新日期:2017-03-26     来源:建材之家    作者:博一建材    浏览:54    评论:0    
核心提示:面向等离子体材料是使聚变堆边界等离子体与真空室内壁及其他内部器件脱离接触,保证聚变堆正常运行的关键材料。对于稳定运行的聚变堆而言,部件寿命是一个重要指标,相对于低原子序数材料,高原子序数的面向等离子体材料可望达到较高的使用寿命。作为高原子序数的钨,具有所有金属中最高的熔点,最低的蒸汽压,良好的热导率和高温强度以及尺寸稳定性,具有高的抗等离子体冲刷能力,因此被认为是最有潜力的聚变堆装置中的面向等离子

装修选材|贵妃椅的摆放技巧 你不可不知的五个风水知识

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博一建材讯:面向等离子体材料是使聚变堆边界等离子体与真空室内壁及其他内部器件脱离接触,保证聚变堆正常运行的关键材料。对于稳定运行的聚变堆而言,部件寿命是一个重要指标,相对于低原子序数材料,高原子序数的面向等离子体材料可望达到较高的使用寿命。作为高原子序数的钨,具有所有金属中最高的熔点,最低的蒸汽压,良好的热导率和高温强度以及尺寸稳定性,具有高的抗等离子体冲刷能力,因此被认为是最有潜力的聚变堆装置中的面向等离子体材料。

但是,钨由于其韧脆转变温度较高,中子辐照下易变脆,难以加工和焊接等问题而受到限制,加快研发能缓解脆化行为的钨基材料是聚变能材料研究中的一项关键课题。

近些年超细晶/纳米晶金属的研究发现,一方面,超细晶/纳米晶材料展现出比一般多晶材料更好的韧性好延展性能;另一方面,纳米材料表现出很好的抗辐照肿胀和抗辐照脆化性能,纳米材料自修复机制的发现更为纳米材料的抗辐照性能提供了理论依据,这就为解决上述聚变堆钨基材料的问题提供了一条重要途径。由此,如何通过适当的方法获得超细晶/纳米晶钨,提升钨的延展性能和抗辐照性能,改善钨的脆化行为,拓展其使用条件范围,成为聚变堆面向等离子体材料的一个重要的研究方向。

目前,深度塑性变形和粉末冶金均已在制备超细晶/纳米晶钨方面开始了初步探索,特别是深度塑性变形的等通道角挤压法,因能制备出致密度高、大尺度的块体超细晶/纳米晶钨,极有可能在钨基面向等离子体材料制备方面取得突破。

初步研究成果表明,用等通道角挤压法制取的钨基材料具有高强度和高韧性的良好结合;室温断裂强度提高了2~3倍;不仅强度提高,其延展性能也显著增强;韧脆转变温度降低了一百多度,显示了等通道角挤压法在聚变材料的开发中的广阔应用前景。

超细晶/纳米晶材料具有高度非平衡的微观结构,这种结构能否具有热稳定性对应用于高温下的面向等离子体材料来说相当重要。研究表明,适当地控制掺杂可以提高深度塑性变形钨的热稳定性。例如,掺杂Re的W-Re,在835℃进行约1h保温处理后,晶粒尺寸基本维持不变,说明W-Re合金具有明显优于纯钨的热稳定性。

另外,深度塑性变形材料中产生了大量的剪切变形,这种大量的剪切变形是否会成为加速材料再结晶的驱动力,从而使再结晶温度降低,也是一个涉及其热稳定性的问题。研究表明,用等通道角挤压法获得的钨,其再结晶温度与等通道角挤压时的总塑性变形量(工序道数)及热处理温度均无关,保持在约1400℃。这说明,钨的再结晶温度并不随等通道角挤压过程中剪切变形量的增加而降低。(一员)

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