先進(jìn)超導(dǎo)托卡馬克用涂層制備與性能研究.pdf

1、鉻鋯銅合金基體上制備厚鎢涂層,利用鎢優(yōu)良的抗高溫等離子輻照性能及耐高溫的性能,并且考慮到等離子輻照在鎢層上所產(chǎn)生的大量的熱量能被高導(dǎo)熱鉻鋯銅合金熱材料迅速帶走,因此鉻鋯銅合金基體上制備厚鎢涂層,是聚變堆中非常理想的第一壁材料。但是鎢和銅存在很大的物理性能上的差異,使得在銅合金基體上噴涂厚鎢涂層非常困難。
　　 本文對(duì)在鉻鋯銅合金基體上制備鎢涂層進(jìn)行了研究。采用過(guò)渡層的方式與基體銅合金進(jìn)行預(yù)處理,降低了熱應(yīng)力對(duì)其的影響,提高了鎢涂

2、層的結(jié)合強(qiáng)度;通過(guò)對(duì)涂層的電子束高熱負(fù)荷測(cè)試,VPS-W/Cu過(guò)渡涂層表現(xiàn)出較為優(yōu)異的熱負(fù)荷性能,能夠承受10MW/m2的能量密度的輻照強(qiáng)度,在高熱負(fù)荷實(shí)驗(yàn)后僅在表面出現(xiàn)裂紋損傷。本論文對(duì)第一壁材料性能的提高進(jìn)行了研究,獲得如下主要結(jié)論:
　　 (1)采用低壓等離子噴涂(LPPS)技術(shù),選擇合適的W粉和采用Cu粉以及Ni粉在鉻鋯銅合金基體上制備了兩種W涂層,結(jié)果表明:LPPS-W/Cu涂層基本性能(如結(jié)合強(qiáng)度、熱導(dǎo)等性能)較LP

3、PS-W/Ni好。
　　 (2)用Cu粉在鉻鋯銅合金基體上制備W/Cu梯度涂層和Ni粉末在鉻鋯銅合金基體上制備中間層,結(jié)果表明:采用W/Cu梯度方法制備的W涂層較LPPS-W/Ni有更好的抗熱輻照能力。
　　 (3)低壓等離子噴涂鎢涂層的電子束熱負(fù)荷性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:LPPS-W涂層表現(xiàn)出較為優(yōu)異的熱負(fù)荷性能,能夠承受10MW/m2的能流密度,實(shí)驗(yàn)后僅在表面出現(xiàn)裂紋損傷。而APS-W涂層在7.5MW/m2表面出現(xiàn)明顯裂紋

4、,試驗(yàn)后材料失效,涂層內(nèi)的氧化物是涂層的力學(xué)性能降低的主要原因。LPPS-W涂層限制器在10MW/m2能夠承受250S周疲勞測(cè)試。同時(shí),熱負(fù)荷實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),涂層表面形貌對(duì)涂層裂紋的產(chǎn)生有影響。
　　 (4)HT-7等離子體與LPPS-W涂層相互作用過(guò)程中,鎢涂層表面出現(xiàn)沿晶裂紋以及濺射和再沉積行為,在穩(wěn)態(tài)熱負(fù)荷加載條件下,涂層內(nèi)部和界面處的破壞是鎢涂層失效的主要原因,涂層分層、開(kāi)裂或者脫落是主要的失效形式;而在瞬態(tài)高熱負(fù)荷加載條件