第一壁材料W涂層制備研究.pdf

1、在銅合金基體上制備W涂層,利用W優(yōu)良的抗等離子輻照性能及高溫下的高強(qiáng)度,同時(shí)等離子輻照在W層上所產(chǎn)生的高熱量被高導(dǎo)熱銅合金熱沉材料迅速帶走,是聚變堆中理想的第一壁材料。但是W與Cu巨大的物理性能差異,使得在銅合金基體上噴涂W非常困難。
　　 本文采用大氣等離子噴涂和低壓等離子噴涂在銅合金基體上制備厚W涂層,探討了粉末粒徑對(duì)低壓等離子噴涂W涂層性能的影響；研究了激光處理對(duì)中間層的結(jié)構(gòu)和涂層性能影響,并對(duì)激光重熔W涂層進(jìn)行了探索性研

2、究。采用OM、SEM、XRD對(duì)涂層的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征,取得了以下幾方面的結(jié)果:
　　 (1)采用大氣等離子噴涂(APS)和低壓等離子噴涂(LPPS)技術(shù)在銅合金基體上制備了厚度為0.7mm以上的厚W涂層。結(jié)果表明,APS-W涂層呈現(xiàn)明顯的層狀結(jié)構(gòu),但涂層的致密度、結(jié)合強(qiáng)度以及熱導(dǎo)率均明顯劣于LPPS-W涂層。
　　 (2)分別采用5-15μm和22.5-45μm兩種粒徑的W粉末,采用低壓等離子噴涂技術(shù)(LPPS)制備

3、了厚W涂層。細(xì)W粉(5-15μm)較小的粒徑使粉末較難進(jìn)入焰流中心,形成的W粉漂浮彌漫在真空腔體中。在噴涂過(guò)程中進(jìn)入涂層的層間,從而導(dǎo)致涂層內(nèi)層間存在嚴(yán)重的宏觀分層；而用粗W粉(22.5-45μm)所制備的W涂層雖然孔隙率較高,但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)分層現(xiàn)象。粗粉W涂層的內(nèi)聚力與熱導(dǎo)率分
　　 別達(dá)到了38MPa和98.06W/m·k,遠(yuǎn)高于細(xì)W粉涂層的23MPa和75.36W/m·k。細(xì)W粉涂層較低的性能和其嚴(yán)重的宏觀分層有關(guān)。
　

4、　 (3)分別采用Ni25合金粉和CuNi混合粉末在銅基體上制備了W涂層的中間層,激光重熔結(jié)果表明,CuNi層激光重熔后雖可形成冶金結(jié)合,但在其內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有較多團(tuán)聚長(zhǎng)大的孔隙；而Ni25中間層可形成致密的、與基體冶金結(jié)合的涂層。Ni25層經(jīng)激光處理后,APS-W涂層的結(jié)合強(qiáng)度沒(méi)有明顯的變化,但可以使LPPS-W涂層的結(jié)合強(qiáng)度由26MPa增至36.6MPa。
　　 (4)對(duì)W涂層表面進(jìn)行激光重熔研究進(jìn)行了前期探索,優(yōu)化后的工藝可在